KR20120138688A - Liquid crystal lens and display including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 경로를 조절하는 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal lens and a display device including the same, and more particularly, to a liquid crystal lens for controlling an optical path and a display device including the same.
표시 장치는 다양한 방식으로 광을 방출하여 영상을 표시한다. 표시 장치가 광을 방출하는 방식은 표시 장치의 종류를 구분하는 기준이 되기도 한다. 각 광 방출 방식에 대해 방출되는 광의 휘도를 효과적으로 제어하고, 표시 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 경쟁적으로 이루어지고 있다. The display device emits light in various ways to display an image. The manner in which the display device emits light also serves as a criterion for distinguishing types of display devices. Various studies have been made to competitively control the luminance of light emitted for each light emission method and to improve display quality.
최근 들어, 광 휘도 제어와는 별도로, 광 경로 제어를 통해 3차원 영상을 구현하는 입체 영상 표시장치에 대한 연구가 각광을 받고 있다. 좌안 영상을 관찰자의 좌안에, 우안 영상은 관찰자의 우안에 제공하면, 관찰자가 이를 입체로 인식할 수 있다는 것을 기본 원리로 하고 있다. 안경 방식에 해당하는 편광방식, 시분할 방식이나, 무안경 방식에 해당하는 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular) 또는 마이크로 렌즈방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식 등이 주로 연구되고 있다. In recent years, research on a stereoscopic image display device that realizes a 3D image through optical path control has been in the spotlight apart from the optical luminance control. The basic principle is that if a left eye image is provided to the observer's left eye and a right eye image is provided to the observer's right eye, the observer can recognize it in three dimensions. Polarization, time-division, or parallax-barrier, lenticular or micro-lens, and blinking lights, which correspond to eyeglasses, are mainly studied.
한편, 3차원 영상만을 장시간 시청하면 어지러움을 느낄 수 있다. 또, 시청자가 3차원 영상 콘텐츠 뿐만 아니라 2차원 영상 콘텐츠를 시청하길 원하는 경우도 있다. On the other hand, if you watch only three-dimensional image for a long time can feel dizziness. In addition, the viewer may want to watch not only the 3D video content but also the 2D video content.
모드별로 광 경로를 다르게 제어할 수 있다면, 2차원 및 3차원 영상을 모두 디스플레이하는 것이 가능하다. 광 경로를 자유롭게 제어하는 것은 비단 표시 장치 뿐만 아니라, 광을 이용하는 다양한 응용 분야를 창출할 수 있다.If the light path can be controlled differently for each mode, it is possible to display both 2D and 3D images. Freely controlling the optical path can create not only a display device but also various application fields using light.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 경로의 조절이 가능한 액정 렌즈를 제공하고자 하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a liquid crystal lens capable of adjusting the optical path.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 광 경로의 조절이 가능한 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a display device capable of adjusting an optical path.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈는 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및 상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층을 포함하되, 상기 유전층은 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함한다.The liquid crystal lens according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is interposed between the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode facing each other, the upper and lower surfaces of the liquid crystal layer, And a dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, wherein the dielectric layer includes a section in which capacitance between upper and lower surfaces of the dielectric layer varies along a horizontal direction.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈는 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및 상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층으로서, 제1 유전율을 갖는 제1 서브 유전층, 및 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 제2 서브 유전층을 포함하는 유전층을 포함하되, 상기 유전층은 상기 수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층과 상기 제2 서브 유전층 중 적어도 하나의 높이가 변하는 구간을 포함한다.Liquid crystal lens according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is interposed between the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode facing each other, the upper and lower surfaces of the liquid crystal layer, And a dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, the dielectric layer including a first sub dielectric layer having a first dielectric constant and a second sub dielectric layer having a second dielectric constant different from the first dielectric constant. The dielectric layer may include a section in which a height of at least one of the first sub dielectric layer and the second sub dielectric layer is changed along the horizontal direction.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성되고 상하면이 평탄한 액정층, 상기 액정층 상에 형성되고, 상면이 곡면을 포함하는 유전층, 및 상기 유전층의 상면에 컨포말하게 형성된 제2 전극을 포함한다.The liquid crystal lens according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is formed on the first electrode, the liquid crystal layer having a flat upper and lower surfaces on the first electrode, the liquid crystal layer, the upper surface includes a curved surface And a second electrode conformally formed on the top surface of the dielectric layer.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 광 제공 장치, 및 상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서, 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및 상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층을 포함하되, 상기 유전층은 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a display device and a liquid crystal lens disposed on the light providing device, the first and second electrodes opposing each other, and the first electrode. And a liquid crystal layer interposed between the second electrodes and having flat top and bottom surfaces, and a dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, wherein the dielectric layer has a horizontal capacitance between the top and bottom surfaces of the dielectric layer. It includes a liquid crystal lens including a section that changes along the direction.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 광 제공 장치, 및 상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서, 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및 상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층으로서, 제1 유전율을 갖는 제1 서브 유전층, 및 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 제2 서브 유전층을 포함하는 유전층을 포함하되, 상기 유전층은 상기 수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층과 상기 제2 서브 유전층 중 적어도 하나의 높이가 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a display device and a liquid crystal lens disposed on the light providing device may include a first electrode and a second electrode facing each other, and the first electrode. And a liquid crystal layer interposed between the second electrodes, the upper and lower surfaces of which are flat, and a dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, the first sub dielectric layer having a first dielectric constant, and the first dielectric constant. A liquid crystal lens comprising a dielectric layer including a second sub dielectric layer having a different second dielectric constant, wherein the dielectric layer includes a section in which a height of at least one of the first sub dielectric layer and the second sub dielectric layer varies along the horizontal direction. It includes.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 광 제공 장치, 및 상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서, 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성되고 상하면이 평탄한 액정층, 상기 액정층 상에 형성되고, 상면이 곡면을 포함하는 유전층, 및 상기 유전층의 상면에 컨포말하게 형성된 제2 전극을 포함하는 액정 렌즈를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a display device and a liquid crystal lens disposed on the light providing device may include a first electrode and a top and bottom surfaces thereof. And a liquid crystal lens including a flat liquid crystal layer, a dielectric layer formed on the liquid crystal layer and having an upper surface curved thereon, and a second electrode conformally formed on the upper surface of the dielectric layer.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention has at least the following effects.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 렌즈에 의하면, 다양한 광 경로의 조절이 가능하다. 따라서, 표시 장치, 태양 전지, 이미지 센서 등 광을 이용한 다양한 소자에 적용될 수 있다. 또, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 렌즈를 채용한 표시장치의 경우, 다양한 광 경로의 조절이 가능하기 때문에, 2D/3D 스위칭이 가능하여, 3차원 영상과 2차원 영상을 모두 표시할 수 있다. 나아가, 초점 거리의 조절이 용이하므로, 편리하게 3차원 영상 시청 가능 시점을 찾을 수 있다.That is, according to the liquid crystal lens according to the embodiments of the present invention, various optical paths may be adjusted. Therefore, the present invention can be applied to various devices using light such as a display device, a solar cell, an image sensor, and the like. In addition, in the case of the display device employing the liquid crystal lens according to the embodiments of the present invention, since various optical paths can be adjusted, 2D / 3D switching is possible, so that both 3D and 2D images can be displayed. have. Furthermore, since the focal length can be easily adjusted, the viewpoint of viewing the 3D image can be conveniently found.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다.
도 3a는 도 2의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다.
도 3b는 도 2의 유전층의 위치별 엘라스턴스를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제1 모드의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제1 모드에서 액정층의 수평 방향 위치별 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제2 모드의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제2 모드에서 액정층의 수평 방향 위치별 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다.
도 9는 도 8의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다.
도 11은 도 10의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 액정 렌즈의 단면도이다.
도 13은 도 12의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다.
도 15는 도 14의 유전층의 위치별 엘라스턴스의 분포를 도시한 그래프이다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 액정 렌즈의 단면도들이다.
도 22는 도 21의 유전층을 제조하는 예시적인 일 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 23은 도 21의 유전층을 제조하는 예시적인 다른 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 24 내지 도 34은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 액정 렌즈의 단면도들이다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 36은 제2 모드에서의 표시 장치의 예시적인 동작을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a schematic configuration diagram of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a graph illustrating the permittivity of each dielectric layer of FIG.
FIG. 3B is a graph showing the location-specific elastomers of the dielectric layer of FIG. 2.
4 is a schematic diagram illustrating an operation of a first mode of a liquid crystal lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating refractive indices for respective horizontal positions of the liquid crystal layer in the first mode of the liquid crystal lens according to the exemplary embodiment. FIG.
6 is a schematic diagram illustrating an operation of a second mode of a liquid crystal lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing refractive indices for respective horizontal positions of the liquid crystal layer in the second mode of the liquid crystal lens according to the exemplary embodiment.
8 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 8 according to positions.
10 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 10 according to positions.
12 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 12 according to positions.
14 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a graph illustrating a distribution of elastance according to positions of the dielectric layer of FIG. 14.
16 to 21 are cross-sectional views of liquid crystal lenses according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating an exemplary method of manufacturing the dielectric layer of FIG. 21.
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating another exemplary method of manufacturing the dielectric layer of FIG. 21.
24 to 34 are cross-sectional views of liquid crystal lenses according to various embodiments of the present disclosure.
35 is a cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
36 is a cross-sectional view for describing an exemplary operation of the display device in the second mode.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.References to elements or layers "on" other elements or layers include all instances where another layer or other element is directly over or in the middle of another element. Like reference numerals refer to like elements throughout.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
본 명세서에서 엘라스턴스(elastance)는 커패시턴스(capacitance)의 역수(1/C)를 의미한다.In the present specification, the term "elastance" means the inverse of capacitance (1 / C).
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(30)는 광 제공 장치(20) 및 광 제공 장치(20)의 일측에 배치된 액정 렌즈(10)를 포함한다. 1 is a schematic configuration diagram of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the
광 제공 장치(20)는 액정 렌즈(10)에 광을 제공한다. 광 제공 장치(20)가 액정 렌즈(10)에 제공하는 광은 광 제공 장치(20)로부터의 출사광 및/또는 액정 렌즈(10)로부터 입사되어 광 제공 장치(20)에 의해 반사되는 반사광을 포함할 수 있다. The
광 제공 장치(20)는 표시 패널을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 표시 패널은 OLED(Organic Light Emitting Diode), LED, 무기 EL(Electro Luminescent display), FED(Field Emission Display), SED(surface-conduction electron-emitter display), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathode Ray Tube) 등과 같은 자발광 표시 패널일 수 있다. 다른 몇몇 실시예에서, 표시 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display, EPD) 등과 같은 비발광 표시 패널일 수 있다. 표시 패널이 비발광 표시 패널인 경우, 광 제공 장치(20)는 백라이트 어셈블리와 같은 광원을 더 포함할 수 있다.The
액정 렌즈(10)는 광 제공 장치(20)의 일측에 배치되어 광 제공 장치(10)로부터 출사된 광을 입사받는다. 액정 렌즈(10)는 입사된 광의 경로나 위상 등의 광 특성을 적어도 부분적으로 변조한다. 몇몇 실시예에서, 액정 렌즈(10)의 광 특성 변조는 모드에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드에서 액정 렌즈(10)는 광 특성을 변조시키지 않지만, 제2 모드에서 액정 렌즈(10)는 광 특성을 변조시킬 수 있다. 모드별로 광 변조 특성을 다르게 변조하면 광 제공 장치(20)의 표시 패널에서 출사되는 화상을 모드별로 다르게 변조할 수 있고, 그에 따라 액정 렌즈(10)를 통해 출사되는 화상을 모드별로 다르게 제어할 수 있다. 이와 같은 액정 렌즈(10)의 모드별 선택적 광변조 특성은 후술하는 바와 같이, 2D/3D 스위칭이 가능한 디스플레이를 구현할 수 있게 한다.The
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈에 대해 더욱 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 액정 렌즈(1100)는 서로 대향하는 제1 전극(110)과 제2 전극(120), 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 개재된 액정층(130) 및 유전층(140)을 포함한다.Hereinafter, a liquid crystal lens according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the
제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 각각 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZO(Zinc Oxide), IO(Indium Oxide), TiO(Titanium Oxide) 등과 같은 산화물로 이루어질 수 있다. 또 다른 예로, CNT(Carbon Nanotube), 금속 나노와이어(metal nanowire), 전도성 고분자(Conductive Polymer) 등의 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)이 반드시 동일한 물질로 이루어질 필요는 없다.Each of the
제1 전극(110)은 제1 전압을 인가받고, 제2 전극(120)은 제2 전압을 인가받는다. 따라서, 제1 전극(110)의 상면(110a)과 제2 전극(120)의 하면(120b) 사이에는 제1 전압과 제2 전압의 차에 상응하는 소정의 전계가 형성될 수 있다. The
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 각각 패터닝이 되지 않은 전면(whole surface) 전극일 수 있다. 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 상호 평행하게 배치될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the
제1 전극(110) 및 제2 전극(120) 사이에는 액정층(130) 및 유전층(140)이 개재된다. 도 2에서는 제1 전극(110) 상에 액정층(130)이 적층되고, 액정층(130) 위에 유전층(140)이 적층된 예를 도시하고 있지만, 액정층(130)과 유전층(140)의 적층 순서는 바뀔 수 있다.The
액정층(130)의 상면(130_1)과 하면(130_2)은 실질적으로 평탄할 수 있다. 액정층(130)의 상면(130_1)과 하면(130_2)이 평탄하면, 액정 분자(135)을 균일하게 분포시키는 데에 유리할 수 있다. 더 나아가, 액정층(130)의 상면(130_1) 및 하면(130_2)은 상호 평행할 수 있다. The upper surface 130_1 and the lower surface 130_2 of the
상면(130_1)과 하면(130_2)에 의해 정의된 공간 내에서 액정층(130)은 복수의 액정 분자(135)들을 포함한다. 이러한 액정 분자(135)들은 액정층(130)의 전 영역에 걸쳐 균일한 밀도로 분포될 수 있다. 본 실시예에서, 액정 분자(135)들은 양의 유전율 이방성을 가지며, 수평 방향으로 초기 배향되어 있다. 여기서, 수평 방향으로 배향되었다 함은 액정 분자(135)의 장축이 수평 방향에 평행하게 놓여지는 상태로서, 예컨대 액정 분자(135)의 방위각이 0°인 상태를 의미할 수 있다.The
본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 액정 분자(135)들은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이 경우, 액정 분자(135)들은 수직 방향으로 초기 배향될 수도 있다. 여기서, 수직 방향으로 초기 배향되었다 함은 액정 분자(135)의 방위각이 90°인 경우 뿐만 아니라, 소정 각도만큼 프리틸트된 경우를 포함한다. 이러한 관점에서, 수직 방향으로 초기 배향된 액정 분자(135)의 방위각은 예컨대, 80~90°일 수 있다. In some other embodiments of the present invention, the
유전층(140)은 적어도 하나의 유전 물질을 포함하여 이루어진다. 액정 렌즈(1100)의 수평 방향을 제1 방향(X)이라 하고, 그에 수직한 두께 방향, 즉 액정층(130)과 유전층(140)을 적층하는 방향을 제2 방향(Y)이라고 할 때, 유전층(140)의 상면(140_1)과 하면(140_2) 사이의 커패시턴스(C)는 제1 방향(X)을 따라 위치별로 적어도 부분적으로 상이할 수 있다. 즉, 유전층(140)은 제1 방향(X)을 따라 유전층(140)의 상면(140_1)과 하면(140_2) 사이의 커패시턴스(C)가 변화하는 구간을 포함한다. 유전층(140)의 상면(140_1)과 하면(140_2) 사이의 거리가 제1 방향(X)을 따라 동일하게 유지되는 경우, 예컨대 유전층(140)의 상면(140_1)과 하면(140_2)이 각각 평탄하며, 상호 평행한 경우, 위치별로 상이한 커패시턴스(C)는 위치별로 상이한 유전율에 의해 구현될 수 있다. The
액정 렌즈(110)는 유전층(140)의 커패시턴스(C)의 분포 또는 유전율의 분포에 따라 2 이상의 단위 렌즈 구간(L1, L2)을 포함할 수 있다. 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)은 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가되는 전압에 따라 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등의 광학 렌즈와 유사한 광학적 특성을 나타낼 수 있다. 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)의 광학 특성은 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)에 인가되는 전압에 따라 달라질 수 있다. 즉, 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)은 가변 렌즈로서 기능할 수 있다.The
단일 광학 렌즈는 단일 광 변조 특성을 나타내는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 볼록 렌즈의 경우, 광이 렌즈면에 입사되는 위치에 따라 굴절되는 정도 등이 차이가 있지만, 이들이 모여 예컨대 집광이라는 통합적인 하나의 광 변조 특성을 나타내는 것으로 이해된다. 이러한 관점에서, 액정 렌즈(1100)의 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)은 광학 렌즈에 대응되는 별도의 광 변조 특성을 가질 수 있다. 즉, 제1 단위 렌즈 구간(L1)은 제1 광 변조 특성을, 제2 단위 렌즈 구간(L2)은 제2 광 변조 특성을 나타낼 수 있다. 제1 광 변조 특성과 제2 광 변조 특성은 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 변조 특성과 제2 광 변조 특성은 모두 동일한 볼록 렌즈의 광학 특성을 나타낼 수 있다. 이 경우, 제1 단위 렌즈 구간(L1) 및 제2 단위 렌즈 구간(L2)은 광학적으로 두개의 동일한 볼록 렌즈를 배열한 것처럼 동작할 수 있다.It can be understood that a single optical lens exhibits a single light modulation characteristic. For example, in the case of a convex lens, although the degree of refraction and the like is different depending on the position where light is incident on the lens surface, it is understood that they are collectively exhibiting one integrated light modulation characteristic of condensing, for example. In this regard, each unit lens section L1 and L2 of the
각 단위 렌즈 구간(L1, L2)의 광 변조 특성을 상세히 설명하기 위해 도 2 뿐만 아니라, 도 3a 내지 도 7이 함께 참조된다. In order to describe the light modulation characteristics of each unit lens section L1 and L2 in detail, not only FIG. 2 but also FIGS. 3A to 7 are referred to together.
도 3a는 도 2의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다. 도 3b는 도 2의 유전층의 위치별 엘라스턴스를 도시한 그래프이다. 도 2 및 도 3a를 참조하면, 제1 단위 렌즈 구간(L1)에서 유전층(140)의 유전율은 P0 지점으로부터 P1 방향으로 갈수록 감소하다가 다시 증가하는, 아래로 볼록한 포물선 그래프를 그린다. 제2 단위 렌즈 구간(L2)에서 유전층의 유전율은 P1 지점으로부터 P2 방향으로 갈수록 감소하다가 다시 증가하는, 아래로 볼록한 포물선 그래프를 그린다. 제1 단위 렌즈 구간(L1)과 제2 단위 렌즈 구간(L2)의 포물선 그래프는 상호 동일할 수 있다. 즉, 각 단위 렌즈 구간별(L1, L2)로 수평 방향의 각각 동일한 위치에 따른 유전율의 분포가 상호 동일할 수 있다. 이 경우 본 실시예의 제1 단위 렌즈 구간(L1)과 제2 단위 렌즈 구간(L2)은 실질적으로 동일한 전기, 광학적 특성을 나타낼 수 있다. FIG. 3A is a graph illustrating the permittivity of each dielectric layer of FIG. FIG. 3B is a graph showing the location-specific elastomers of the dielectric layer of FIG. 2. 2 and 3A, in the first unit lens section L1, the dielectric constant of the
유전층(140)의 상면(140_1)과 하면(140_2) 사이의 거리가 제1 방향(X)을 따라 일정하다면, 유전층(140)의 커패시턴스는 유전율에 비례하므로 커패시턴스의 위치별 그래프도 도 3a와 실질적으로 동일한 패턴을 나타낼 수 있다. 따라서, 유전층(140) 커패시턴스의 역수인 엘라스턴스(1/C)의 분포에 관한 그래프는 도 3b에 도시된 바와 같이, 유전층(140)의 유전율 분포의 그래프를 상하로 뒤집은 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 유전율이 최소인 수평 지점에서 엘라스턴스(1/C)는 최대가 될 수 있다.If the distance between the top surface 140_1 and the bottom surface 140_2 of the
또한, 각 단위 렌즈 구간별(L1, L2)로 수평 방향의 각각 동일한 위치에 따른 유전율이 동일하다면, 수평 방향의 각각 동일한 위치에 따른 커패시턴스 또는 엘라스턴스의 분포도 상호 동일할 수 있다.In addition, if the permittivity according to the same position in the horizontal direction in each unit lens section (L1, L2) is the same, the distribution of capacitance or elastance according to the same position in the horizontal direction may also be the same.
위와 같은 구성을 갖는 액정 렌즈(1100)의 동작에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제1 모드의 동작을 나타내는 개략도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제1 모드에서 액정층의 수평 방향 위치별 굴절률을 나타내는 그래프이다.The operation of the
도 4 및 도 5를 참조하면, 액정 렌즈(1100)의 제1 모드는 액정층(130)의 액정 분자(135)를 수평 방향인 제1 방향(X)의 위치에 상관없이 모두 동일한 방위각으로 배열하는 모드이다. 예를 들어, 제1 모드는 제1 전극(110)과 제2 전극(120)에 동일한 전압이 인가됨으로써 구현될 수 있다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)에 동일한 전압이 인가되면, 유전층(140) 및 액정층(130)에 인가되는 전위차(V1)는 0V이다. 액정층(130)에 전압이 인가되지 않으므로, 액정 분자(135)들은 초기 배향 방향인 수평 방향을 유지한다. 따라서, 액정 렌즈(1100)에 입사된 광은 도 5에 도시된 바와 같이, 액정층(130)의 수평 방향 위치와 무관하게 동일한 굴절률을 느끼게 된다. 따라서, 액정층(130)에 입사된 광은 액정층(130) 내에서 광 진행 경로를 바꾸지 않고 직진하게 된다.4 and 5, in the first mode of the
액정층(130)을 통과한 광이 유전층(140)에 도달할 때, 유전층(140)의 굴절률이 액정층(130)의 굴절률과 동일하다면 광은 유전층(140)을 광학적으로 다른 물질로 인식하지 않는다. 따라서, 광 경로의 변경없이 광을 그대로 투과시킨다. 만약, 액정층(130)의 굴절률과 유전층(140)의 굴절률이 상이하더라도 액정층(140)을 수직으로 투과한 대다수의 광은 굴절률이 서로 다른 계면에서 파장의 변이만을 일으킬 뿐 광 경로는 변경되지 않는다. When the light passing through the
나아가, 유전층(140)이 2 이상의 서로 다른 물질로 이루어지더라도 이들이 동일한 굴절률을 갖는다면, 그 계면에서 광 경로가 변경되지 않는다. 만약 2 이상의 굴절률을 갖는 물질로 이루어져 있다고 하더라도, 광이 그 계면에 수직하게 입사하면 광 경로는 변경되지 않는다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 액정 렌즈(1100)에 입사된 광은 액정층(130)과 유전층(140)을 그대로 통과하게 된다.Furthermore, even if the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제2 모드의 동작을 나타내는 개략도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 제2 모드에서 액정층의 수평 방향 위치별 굴절률을 나타내는 그래프이다.6 is a schematic diagram illustrating an operation of a second mode of a liquid crystal lens according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing refractive indices for respective horizontal positions of the liquid crystal layer in the second mode of the liquid crystal lens according to the exemplary embodiment.
도 6 및 도 7을 참조하면, 액정 렌즈(1100)의 제2 모드는 액정층(130)의 액정 분자(135)들이 수평 방향 위치에 따라 적어도 부분적으로 상이한 방위각을 갖도록 배열하는 모드이다. 예컨대, 제1 전극(110)과 제2 전극(120)에 서로 다른 전압을 인가하고, 그 사이에 소정의 전계를 형성하면 제2 모드가 구동될 수 있다. 제2 모드에서도 제1 전극(110)의 상면(110a)과 제2 전극(120)의 하면(120a) 사이는 수평 방향을 따라 위치별 전계가 동일하다. 그러나, 액정층(130)의 관점에서는 상하면(130_1, 130_2)의 전계가 수평 방향의 위치별로 상이하다. 6 and 7, the second mode of the
더욱 구체적으로 설명하면, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에는 액정층(130)과 유전층(140)이 개재된다. 액정층(130)의 하면(130_2)은 제1 전극(110)과 인접하므로 수평 방향의 위치에 관계없이 제1 전압이 그대로 인가될 수 있다. 그런데, 액정층(130)의 상면(130_1)은 제1 전극(110)과의 사이에서는 액정층(130)을 개재하고, 제2 전극(120)과의 사이에서는 유전층(140)을 개재한다. 액정층(130)은 상면(130_1)과 하면(130_2) 사이에서 제1 커패시턴스를 갖는 제1 커패시터를 구성하고, 유전층(140)은 상면(140_1)과 하면(140_2) 사이에서 제2 커패시턴스를 갖는 제2 커패시터를 구성한다. 등가회로 상 제1 커패시터와 제2 커패시터는 직렬로 연결된다. 한편, 직렬로 연결된 복수의 커패시터에 걸리는 전압은 각 커패시터의 커패시턴스의 크기(C)에 반비례하고, 엘라스턴스(1/C)에 비례한다.More specifically, the
액정층(130)의 상면(130_1), 즉, 유전층의 하면(140_2)은 제1 전극(110)에 인가되는 제1 전압과 제2 전극(120)에 인가되는 제2 전압의 사이값에 해당하는 전압이 인가되는데, 유전층(140)의 커패시턴스가 크다면, 상대적으로 유전층(140) 상하면에 인가되는 전압의 크기가 작아지게 된다. 따라서, 액정층(130) 상면(130_1)에 인가되는 전압은 상대적으로 제1 전압과의 차이가 커지게 된다. 마찬가지로, 유전층(140)의 커패시턴스가 작다면, 액정층(130) 상면(130_1)에 인가되는 전압은 상대적으로 제1 전압과의 차이가 작아지게 된다. The upper surface 130_1 of the
그런데, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 것처럼, 유전층(140)은 수평 방향으로 유전율 및 커패시턴스가 다르므로, 액정층(130)의 상면(130_1)에 인가되는 전압도 상이해진다. 유전층(140)의 유전율이 큰 구간(커패시턴스가 큰 구간)에서는 액정층(130)의 상면(130_1)에 상대적으로 제1 전압과의 차이가 큰 전압이 인가된다. 그 결과, 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 크기가 커진다. 유전층(140)의 유전율이 작은 구간(커패시턴스가 작은 구간)에서는 액정층(130)의 상면(130_1)에 상대적으로 제1 전압과의 차이가 작은 전압이 인가되므로, 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 크기가 작아지게 된다.However, as described with reference to FIGS. 3A and 3B, since the
상술한 것처럼 본 실시예에서 액정 분자(135)는 양의 유전율 이방성을 가지므로, 전계가 클수록 전계방향으로 더 많이 회전한다. 따라서, 액정 분자(135)의 배열은 도 6에 도시된 바와 같이, 유전층(140)의 유전율이 작은 구간에서는 액정 분자(135)가 수직 방향으로 많이 회전하고, 유전층(140)의 유전율이 큰 구간에서는 액정 분자(135)가 상대적으로 덜 회전하게 된다. As described above, since the
한편, 액정 분자(135)는 굴절률에 대해서도 이방성을 갖는다. 즉, 액정 분자(135)는 광학적으로 장축 방향의 광에 대한 정상광선(ordinary ray) 굴절률(no)과, 단축 방향의 광에 대한 이상광선(extraordinary ray) 굴절률(ne)의 두 종류의 굴절률을 갖는다. 여기서, 정상광선 굴절률(no)은 이상광선 굴절률(ne)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 액정 분자(135)의 정상광선 굴절률(no)은 약 1.5이고, 액정 분자(135)의 이상광선 굴절률(ne)은 약 1.7일 수 있다. On the other hand, the
따라서, 액정 분자(135)가 수평 배열되어 있으면, 광은 이상광선 굴절률(ne)을 느끼게 되므로 상대적으로 굴절률이 커진다. 반면, 액정 분자(135)가 수직 방향으로 회전하면 광은 상대적으로 더 작은 정상광선 굴절률(no)을 느끼게 되므로 상대적으로 굴절률이 더 작아진다. 따라서, 액정층(130)의 제1 방향(X)의 위치에 따른 굴절률은 도 7과 같은 분포를 나타낼 수 있다. 도 7을 도 3b와 비교해보면, 굴절률의 분포의 그래프는 커패시턴스의 역수인 엘라스턴스의 분포의 그래프와 실질적으로 동일하다. 따라서, 커패시턴스가 최소인 수평 지점에서 굴절률은 최대가 된다.Therefore, when the
광은 굴절률이 균일한 매질 내에서는 직선으로 진행하지만, 도 7과 같이 매질 내에서 굴절률이 점진적으로 변하는 그린(GRIN, Gradient Index) 렌즈 구조에서는 굴절률이 낮은 매질에서 굴절률이 높은 매질 측으로 광 경로가 휘어진다. 상기 그린 렌즈의 구조 및 동작 원리에 대해서는 미국특허 제5,790,314호에 개시되어 있으며, 상기 특허에 개시된 내용은 본 명세서에 충분히 개시된 것처럼 원용되어 통합된다.In the medium having a uniform refractive index, the light travels in a straight line. However, in the green (GRIN, Gradient Index) lens structure in which the refractive index gradually changes in the medium, as shown in FIG. 7, the optical path is bent toward the medium having the high refractive index. All. The structure and operation principle of the green lens are disclosed in US Pat. No. 5,790,314, the contents of which are incorporated and incorporated as if fully disclosed herein.
따라서, 제2 모드에서 액정층(130)을 통과하는 빛은 고굴절률의 매질 측으로 광 경로가 휘어, 도 6과 같은 광 진행 경로를 나타낼 수 있다. 도 6의 광 진행 경로의 변조는 마치 볼록 렌즈를 통과한 광 진행 경로와 유사하다. 즉, 제2 모드에서 액정 렌즈(1100)의 액정층(130)은 별도의 볼록 렌즈 없이도 광을 집광할 수 있다. Therefore, in the second mode, the light passing through the
액정층(130)을 통과한 빛은 유전층(140)의 계면에 이르게 되는데, 액정층(130)을 통과하면서 휘어진 빛은 유전층(140)에 소정의 입사각으로 입사된다. 유전층(140)이 액정층(130)과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 경우, 광 경로의 변화없이 진행한다. 유전층(140)이 액정층(130)과 다른 굴절률을 갖는 경우, 계면에서 빛은 굴절하게 된다. 만약, 유전층(140)의 굴절률이 액정층(130)보다 작다면 스넬의 법칙에 따라 입사각보다 더 큰 각으로 굴절하여 집광되는 초점 거리를 줄일 것이다. 반대로, 유전층(140)의 굴절률이 액정층(130)보다 크다면 그 반대가 될 것임은 자명하다. The light passing through the
제1 전압과 제2 전압의 크기는 제1 모드와 제2 모드를 결정할 뿐만 아니라, 동일한 제2 모드 내에서도 광 변조 특성을 다르게 제어한다. 상술한 것처럼, 제1 전극(110)과 제2 전극(120)에 동일한 전압이 인가되면 액정 렌즈(1100)는 제1 모드로서 구동된다. 한편, 제1 전압과 제2 전압의 차가 매우 큰 경우에도 제1 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 극단적으로 제1 전압과 제2 전압의 차이가 무한대라고 가정하면, 액정층(130)의 상면(130_1)에 인가되는 전압이 수평 방향의 위치에 따라 상이하더라도 액정층(130) 상면(130_1)의 전압과 액정층(130) 하면(130_2)의 전압 차의 절대값이 매우 크므로 모든 액정 분자(135)들이 수직 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 액정층(130)의 모든 액정 분자(135)들의 방위각이 90°로서 동일하게 되므로, 액정층(130)을 통과하는 광은 수평 방향의 위치와 무관하게 모두 정상광선의 굴절률을 느끼게 될 것이다. 이 경우 그린 렌즈가 구성되지 않으므로, 광은 액정층(130) 내에서 휘어지지 않고 직진하게 된다. The magnitudes of the first voltage and the second voltage not only determine the first mode and the second mode, but also control the light modulation characteristics differently within the same second mode. As described above, when the same voltage is applied to the
한편, 제1 전압과 제2 전압이 상이한 값을 가지지만, 그 차이가 매우 작아서 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 최대값이 액정 분자(135)를 회전시키기 위한 문턱 전계 수준을 넘지 않는다면, 이 경우에도 모든 액정 분자(135)들이 수평 배향을 유지할 수 있다. 따라서, 그린 렌즈가 구성되지 않으므로 광은 액정층(130) 내에서 휘어지지 않고 직진하게 된다.Meanwhile, although the first voltage and the second voltage have different values, the difference is so small that the maximum value of the electric field applied to the upper and lower surfaces 130_1 and 130_2 of the
이상으로부터, 액정 렌즈(130)의 제2 모드를 구동하는 조건은 단순히 제1 전압과 제2 전압이 다르다고 충족되는 것은 아니며, 제1 전압과 제2 전압의 차이가 소정 범위 내에 있어야 함을 알 수 있다. 즉, 제1 전압과 제2 전압의 차이로 인해 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 최대값이 액정 분자(135)를 회전시키기 위한 문턱 전계 수준보다 커야 하며, 동시에 제1 전압과 제2 전압의 차이로 인해 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 최소값은 액정 분자(135)를 수직(방위각이 90°)으로 회전시킬 수 있는 전계보다 작아야 한다. From the above, it can be seen that the condition for driving the second mode of the
한편, 액정 렌즈(1100)가 제2 모드로 구동되더라도, 제1 전압 및 제2 전압의 차이에 따라 굴절률의 분포가 상이해질 수 있다. 즉, 제1 전압 및 제2 전압의 차이는 도 7에 예시된 그린 렌즈의 곡률을 다양하게 제어한다. 그에 따라 서로 다른 초점 거리가 조절될 수 있음은 자명하다.On the other hand, even if the
위와 같은 제1 모드와 제2 모드를 구동하는 세부적인 조건, 제2 모드의 초점 거리 제어 방법 등은 본 기술 분야의 당업자라면 이상에서 개시된 내용을 참조하여 유전체의 유전율, 액정 분자의 종류 등에 따라 제1 전압과 제2 전압을 적절히 조절함으로써 쉽게 구현할 수 있을 것이므로, 본 발명이 모호해지는 것을 회피하기 위해 구체적인 예시는 생략하기로 한다. Detailed conditions for driving the first mode and the second mode as described above, the method of controlling the focal length of the second mode, etc. are described by those skilled in the art based on the dielectric constant of the dielectric, the type of liquid crystal molecules, etc. Since it may be easily implemented by appropriately adjusting the first voltage and the second voltage, specific examples will be omitted in order to avoid obscuring the present invention.
이상의 실시예에서는 액정 렌즈(1100)가 2개의 단위 렌즈 구간(L1, L2)을 갖는 것을 예시하였지만, 3개 이상의 단위 렌즈 구간을 포함할 수도 있음은 물론이며, 이는 이하의 실시예들에서도 동일하다.In the above embodiment, the
이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 액정 렌즈에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a liquid crystal lens according to various embodiments of the present disclosure will be described.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 액정 렌즈들은 제1 단위 렌즈 구간과 제2 단위 렌즈 구간에서 서로 다른 광변조 특성을 가질 수 있다. 도 8 내지 도 11은 이와 같은 특성을 갖는 액정 렌즈들을 예시한다.In some embodiments of the present invention, the liquid crystal lenses may have different light modulation characteristics in the first unit lens section and the second unit lens section. 8 to 11 illustrate liquid crystal lenses having such characteristics.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 9는 도 8의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1101)는 제1 단위 렌즈 구간(L1)의 유전층(140a) 유전율 최소값을 갖는 수평 위치와 제2 단위 렌즈 구간(L2)의 유전층(140a) 유전율 최소값을 갖는 수평 위치가 서로 상이하다. 즉, 제1 단위 렌즈 구간(L1)에서 유전율의 최소값은 P0 지점과 P1 지점의 중간 지점을 기준으로 우측에 존재한다. 반면, 제2 단위 렌즈 구간(L2)에서 유전율의 최소값은 P1 지점과 P2 지점의 중간 지점을 기준으로 좌측에 존재한다. 그에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 단위 렌즈 구간(L1)에서의 광 진행 경로는 도 6과 비교하였을 때 우측으로 치우치는 반면, 제2 단위 렌즈 구간(L2)에서의 광 진행 경로는 상대적으로 좌측으로 치우치게 된다.8 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to another exemplary embodiment of the present invention. FIG. 9 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 8 according to positions. 8 and 9, the
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 11은 도 10의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1102)는 제1 단위 렌즈 구간(L1) 유전층(140b) 유전율의 최대값과 제2 단위 렌즈 구간(L2) 유전층(140b) 유전율의 최대값이 서로 상이하다. 그에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 단위 렌즈 구간(L1) 유전층(140b)의 유전율 그래프 곡률이 제2 단위 렌즈 구간 유전층(140b)의 유전율 그래프 곡률보다 크다. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 10 according to positions. 10 and 11, the
따라서, 제1 단위 렌즈 구간(L1)의 유전율 변화량이 크며, 그에 따라 액정층(130) 상하면(130_1, 130_2)에 인가되는 전계의 수평 방향 변화율도 제1 단위 렌즈 구간(L1)이 더 크다. 그 결과, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 모드 구동시 제1 단위 렌즈 구간(L1)의 액정 분자(135)들이 수평 위치별 방위각의 차이가 더 커지고, 액정 분자(135)의 굴절률의 변화율도 커져 광 진행 경로가 제2 단위 렌즈 구간(L2)에서보다 더 많이 휘어질 수 있다. 따라서, 제1 단위 렌즈 구간(L1)에서의 광 초점 거리가 제2 단위 렌즈 구간(L2)에서의 광 초점 거리보다 짧아질 수 있다. Accordingly, the amount of change in permittivity of the first unit lens section L1 is large, and thus, the horizontal change rate of the electric field applied to the upper and lower surfaces 130_1 and 130_2 of the
도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 몇몇 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 경우, 제1 단위 렌즈 구간의 유전층은 도 3a에 예시되어 있는 것처럼 수평 위치에 따라 상이한 유전율을 갖지만, 제2 단위 렌즈 구간의 유전층은 수평 위치에 무관하게 동일한 유전율을 가질 수도 있다. 이 경우, 액정 렌즈의 제1 단위 렌즈 구간은 제2 모드에서 볼록 렌즈와 유사한 광 변조 특성을 가지지만, 제2 단위 렌즈 구간의 경우 내부에서 광 변조가 이루어지지 않는 제1 모드만이 구동될 것이다. Although not shown in the drawings, in the case of the liquid crystal lens according to some other embodiments of the present invention, the dielectric layer of the first unit lens section has a different dielectric constant depending on the horizontal position as illustrated in FIG. The dielectric layer may have the same dielectric constant regardless of the horizontal position. In this case, the first unit lens section of the liquid crystal lens has a light modulation characteristic similar to that of the convex lens in the second mode, but in the case of the second unit lens section, only the first mode in which the light modulation is not performed internally is driven. .
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 13은 도 12의 유전층의 위치별 유전율을 도시한 그래프이다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1103)는 제1 단위 렌즈 구간(L1)에서 유전층(140c)의 유전율이 P0 지점으로부터 P1 방향으로 갈수록 증가하다가 다시 감소하는, 위로 볼록한 포물선 그래프를 그린다. 제2 단위 렌즈 구간(L2)의 경우도 실질적으로 동일한 그래프를 형성한다. 따라서, 굴절률의 분포는 아래로 볼록한 그래프를 형성할 것이다. 상술한 것처럼, 그린 렌즈 구조에서는 굴절률이 낮은 매질에서 굴절률이 높은 매질 측으로 광 경로가 휘어지므로, 도 12의 액정층(130)은 제2 모드에서 마치 오목 렌즈와 유사한 광 진행 경로의 변조를 유발한다. 즉, 제2 모드에서 액정 렌즈의 액정층(130)은 별도의 오목 렌즈 없이도 광을 발산 또는 확산할 수 있다.12 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a graph illustrating permittivity of each dielectric layer of FIG. 12 according to positions. 12 and 13, in the
이상에서 설명한 실시예들은 상호 다양하게 조합될 수 있다. The embodiments described above may be combined in various ways.
계속해서, 수평 방향을 따라 유전층의 유전율을 상이하게 조절하는 구체적인 실시예들에 대해 설명한다. 이전 실시예와 동일한 구성 또는 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하기로 한다.Subsequently, specific embodiments of controlling the dielectric constant of the dielectric layer along the horizontal direction will be described. The same components or members as in the previous embodiment will be given the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 15는 도 14의 유전층의 위치별 엘라스턴스(1/C)의 값을 도시한 그래프이다.14 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a graph showing values of the elastance (1 / C) for each position of the dielectric layer of FIG. 14.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈는 서로 대향하는 제1 전극(110)과 제2 전극(120), 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 개재된 액정층(130) 및 유전층(141)을 포함한다. 유전층(141)은 제1 서브 유전층(141a) 및 제2 서브 유전층(141b)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the liquid crystal lens according to the present exemplary embodiment includes a liquid crystal layer interposed between the
제1 전극(110)은 제1 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 제2 전극(120)은 제2 기판(102) 상에 형성될 수 있다. 제1 기판(101) 및 제2 기판(102)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(101) 및 제2 기판(102)은 투명한 플라스틱 기판, 투명한 유리 기판, 또는 투명한 석영 기판 등으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 기판(101) 및 제2 기판(102) 중 적어도 하나는 가요성 기판일 수 있다. The
제1 전극(110) 상에는 액정층(130)이 형성된다. 액정층(130)의 상면(130_1)과 하면(130_2)은 실질적으로 평탄할 수 있다. 더 나아가 액정층(130)의 상면(130_1) 및 하면(130_2)은 상호 평행할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 전극(110)과 액정층(130)의 하면(130_1) 사이에는 액정층(130) 내의 액정 분자(135)들을 초기 배향하는 제1 배향막이 개재될 수 있다.The
액정층(130) 상에는 유전층(141)이 형성된다. 액정층(130)의 상면(130_1)과 유전층(141)의 하면(141_2) 사이에는 제2 배향막(미도시)이 개재될 수 있다. 유전층(141)의 상면(141_1)과 하면(141_2)은 각각 평탄할 수 있고, 더 나아가 서로 평행할 수 있다.The
유전층(141)은 제1 서브 유전층(141a) 및 제2 서브 유전층(141b)을 포함한다. 제1 서브 유전층(141a)과 제2 서브 유전층(141b)은 서로 다른 유전율을 갖는다. 예를 들어, 제1 서브 유전층(141a)의 유전율은 ε1이고, 제2 서브 유전층(141b)의 유전율은 ε1보다 큰 ε2일 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 제1 서브 유전층(141a)과 제2 서브 유전층(141b)의 굴절률은 상호 동일할 수 있다. 제1 서브 유전층(141a)과 제2 서브 유전층(141b)의 유전율이 상호 다르더라도, 그 굴절률이 상호 동일하면 제1 서브 유전층(141a)과 제2 서브 유전층(141b)의 계면에서 빛의 입사각과 무관하게 광경로가 굴절되지 않을 수 있다. The
제1 서브 유전층(141a)의 하면과 상면 사이의 거리, 다시 말하면 제1 서브 유전층(141a) 단면의 높이(d1)는 수평 방향의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 유전층(141a)의 하면은 평탄하지만 제1 서브 유전층(141a)의 상면이 곡면으로 구성되면, 수평 방향의 위치에 따라 높이가 상이해질 수 있다. 예시적인 제1 서브 유전층(141a)의 형상은 그 단면이 반구형 또는 볼록 렌즈 형상이다. 도시하지는 않았지만, 제1 서브 유전층의 형상이 오목 렌즈 형상일 수도 있다.The distance between the bottom surface and the top surface of the first
제1 서브 유전층(141a) 상에는 제2 서브 유전층(141b)이 형성된다. 제2 서브 유전층(141b)은 제1 서브 유전층(141a)을 완전히 덮는 형상으로 형성될 수 있다. The second
제1 서브 유전층(141a)의 배열은 액정 렌즈(1110)를 2 이상의 단위 렌즈 구간(L1, L2)으로 구분하는 기준이 될 수 있다. 도 14에서와 같이 제1 서브 유전층(141a)이 상호 연결된 볼록 렌즈 형상의 단위 패턴이 복수개 배열된 경우, 각 패턴마다 단위 렌즈 구간이 부여될 수 있다. 제1 서브 유전층(141a)의 각 패턴이 실질적으로 동일하다면, 각 단위 렌즈 구간의 전기 광학 특성은 실질적으로 동일할 것임은 자명하다. 도 14의 단면도에서는 복수의 볼록 렌즈 형상의 패턴이 점(N1)으로 연결되어 있고, 연결점(N1)이 액정층(130)의 상면(130_1)의 바로 위에 위치하고 있지만, 이와는 달리 연결점(N1)이 액정층(130)의 상면(130_1)으로부터 이격되어 위치하고, 각 볼록 패턴의 하단부가 면으로 연결되어 있다고 하더라도 동일하다.The arrangement of the first
한편, 하나의 단위 렌즈 구간(L1, L2) 내에서, 유전층(141)의 상하면(141_1, 141_2) 사이의 커패시턴스는 수평 위치에 따라 상이하다. 각 수평 위치에서의 제1 서브 유전층(141a)의 높이를 d1이라고 하고, 제2 서브 유전층(141b)의 높이를 d2라고 하며, 전체 유전층(141)의 상하면(141_1, 141_2)이 평탄하고 평행하다고 가정하면 다음의 등식이 성립할 수 있다.Meanwhile, in one unit lens section L1 and L2, capacitances between the upper and lower surfaces 141_1 and 141_2 of the
[식 1][Formula 1]
D = d1 + d2 D = d 1 + d 2
단, 상기 식 1에서 D는 전체 유전층(141)의 상하면(141_1, 141_2) 사이의 거리로 상수이다. However, in
각 수평 위치에서의 유전층(141)의 상하면(141_1, 141_2) 사이의 엘라스턴스(1/C)는 다음의 식 2에 의해 구할 수 있다.The
[식 2][Formula 2]
1/C = 1/C1 + 1/C2 = d1 / ε1S + d2 / ε2S1 / C = 1 / C 1 + 1 / C 2 = d 1 / ε 1 S + d 2 / ε 2 S
단, 상기 식 2에서, 단, 상기 식 2에서, C1은 제1 서브 유전층(141a)의 커패시턴스를, C2는 제2 서브 유전층(141b)의 커패시턴스를, S는 단면적을 나타낸다.However, in
상기 식 1과 식 2를 이용하면 다음과 같은 식 3을 도출할 수 있다.Using
[식 3][Equation 3]
1/C = (d1ε2 + d2ε1) / ε1ε2S = {(ε2 - ε1)d1 + Dε1} / ε1ε2S1 / C = (d 1 ε 2 + d 2 ε 1 ) / ε 1 ε 2 S = {(ε 2 -ε 1 ) d 1 + Dε 1 } / ε 1 ε 2 S
상기 식 3에서 ε1, ε2, D, S는 모두 상수로 취급될 수 있으므로, 유전층(141)의 커패시턴스(C) 및 엘라스턴스(1/C)는 제1 서브 유전층(141a)의 높이(d1)에 의해 달라짐을 알 수 있다. ε2가 ε1보다 크다면 (ε2 - ε1)는 양수이므로, 유전층(141)의 엘라스턴스(1/C)는 제1 서브 유전층(141a)의 높이(d1)가 클수록 커지게 된다. In
따라서, 도 14에 도시된 액정 렌즈(1110)에서 유전층(141)의 엘라스턴스(1/C)의 그래프는 도 15와 같이 제1 서브 유전층(141a)의 패턴과 유사한 패턴으로 그려질 수 있다. 이것은 도 3b에서 설명한 도 2의 액정 렌즈 유전층(140)의 위치별 엘라스턴스(1/C)의 분포 그래프와 유사하다. 따라서, 도 14의 액정 렌즈(1110)도 도 2의 액정 렌즈(1100)와 실질적으로 동일한 전기, 광학적 특성을 나타낼 것임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. Therefore, in the
본 실시예에서는 ε2가 ε1보다 큰 경우의 예를 들었지만, 동일한 구조에서 ε2가 ε1보다 작을 수도 있다. 이와 같은 경우에는 식 2로부터 다음과 같은 식이 도출될 수 있다. In the present embodiment, an example in which ε2 is larger than ε1 is given, but ε2 may be smaller than ε1 in the same structure. In this case, the following equation can be derived from
[식 4][Formula 4]
1/C = (d1ε2 + d2ε1) / ε1ε2S = {(ε1 - ε2)d2 + Dε2} / ε1ε2S1 / C = (d 1 ε 2 + d 2 ε 1 ) / ε 1 ε 2 S = {(ε 1 -ε 2 ) d 2 + Dε 2 } / ε 1 ε 2 S
상기 식 4에서 ε1, ε2, D, S는 모두 상수로 취급될 수 있으므로, 유전층(141)의 커패시턴스(C) 및 엘라스턴스(1/C)는 제2 서브 유전층(141b)의 높이(d2)에 의해 달라짐을 알 수 있다. ε1이 ε2보다 크므로 (ε1 - ε2)는 양수이다. 따라서, 유전층(141)의 커패시턴스의 역수인 엘라스턴스(1/C)는 제2 서브 유전층(141b)의 높이(d2)가 클수록 커지게 된다. 그런데, 상기 식 1에서 d1과 d2의 합은 일정하므로, d2가 커질수록 d1은 작아지게 된다. 따라서, 유전층(141)의 엘라스턴스(1/C)는 제1 서브 유전층(141a)의 높이(d1)가 작을수록 커지게 된다. In Equation 4, since ε1, ε2, D, and S may all be treated as constants, the capacitance C and the
따라서, 본 실시예에서 ε2가 ε1보다 크다면, 액정 렌즈(1110) 유전층(141)의 엘라스턴스(1/C)의 그래프는 도 3b에서 설명한 도 2의 액정 렌즈 유전층(140)의 엘라스턴스(1/C)의 분포 그래프를 상하로 뒤집은 것과 유사하게 도시될 것이다. 이 경우, 액정 렌즈(1110)는 도 12의 액정 렌즈(1103)와 실질적으로 동일한 전기, 광학적 특성을 나타낼 것임이 쉽게 예상될 수 있다.Therefore, if ε 2 is greater than ε 1 in this embodiment, the graph of the
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1111)는 제1 서브 유전층(142a)의 상면이 부분적으로 곡면으로 구성되되, 일부는 평탄면을 갖도록 구성되며, 제2 서브 유전층(142b)은 제1 서브 유전층(142a)을 부분적으로 덮되, 제1 서브 유전층(142a)의 평탄면은 덮지 않는 구조로 형성된 점에서 도 14의 실시예와 차이가 있다. 제2 서브 유전층(142b)의 상면은 평탄면으로 이루어지되, 제1 서브 유전층(142a)의 평탄한 상면 영역에서는 단절되어 있다. 따라서, 유전층(142)의 상면(142_1)의 구성요소는 제2 서브 유전층(142b)의 평탄한 상면 뿐만 아니라, 제1 서브 유전층(142a)의 평탄한 상면을 함께 포함한다. 유전층(142)의 하면(142_2)은 제2 서브 유전층(142b)의 하면으로 구성된다.16 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 16, the
제1 서브 유전층(142a)의 상면이 곡면을 구성하는 제1 구간(CS)에서, 유전층(142)의 엘라스턴스(1/C)의 분포는 도 14의 실시예와 실질적으로 동일하다. 반면, 제1 서브 유전층(142a)의 상면이 평탄면을 이루는 제2 구간(PS)은 제2 서브 유전층(142b)은 존재하지 않고, 제1 서브 유전층(142a)만 존재한다. 또한, 제2 구간(PS)에서의 제1 서브 유전층(142a)의 높이도 일정하므로, 이 제2 구간(PS)의 유전층(142) 전체의 커패시턴스(C)는 동일하게 된다. 따라서, ε2가 ε1보다 크다는 가정하에 본 실시예의 유전층(142)의 엘라스턴스(1/C)의 그래프는 제1 구간(CS)에서는 위로 볼록한 곡선을 그리지만, 제2 구간(PS)에서는 구간 축에 평행한 직선 형태를 띠게 될 것이다. In the first section CS in which the top surface of the first
이와 같은 엘라스턴스(1/C)의 분포를 갖는 경우, 적어도 제1 구간(CS)에서는 액정층(130)에 인가되는 전계가 수평 위치별로 상이하므로, 제2 모드 구동시 수평 위치별 액정 분자(135)들의 상이한 방위각을 갖도록 배열된다. 따라서, 적어도 제1 구간(CS)에서는 그린 렌즈 구조가 형성되므로, 볼록 렌즈와 유사한 광학 특성을 나타낼 수 있다.In the case of such an distribution of the
한편, 제2 구간(PS)은 액정층(130)에 인가되는 전계가 수평 위치별로 동일하다. 따라서, 액정층(130)의 전계는 제2 구간(PS) 전체에 걸쳐 액정 분자(135)의 방위각을 동일하게 유지시키려 할 것이다. 다만, 액정 분자(135)의 방위각은 해당 전계 뿐만 아니라, 이웃하는 액정 분자(135)의 방위각이나 이웃하는 전계에도 영향을 받을 수 있다. Meanwhile, in the second section PS, the electric field applied to the
예를 들어, 순차적으로 이웃하는 제1 내지 제3 수평 지점에서 액정 분자(135)가 각각 초기 배향각 0°로 배치되어 있고, 제1 수평 지점의 액정 분자(135)는 전계에 의해 20°의 방위각을 갖도록, 제2 수평 지점 및 제3 수평 지점에서의 액정 분자(135)는 전계에 의해 10°의 방위각을 갖도록 설계되었다고 가정한다. 이 경우, 제2 수평 지점의 액정 분자(135)가 비록 전계에 의해서는 10°만큼 회전하도록 되어있다고 하더라도, 이웃하는 제1 수평 지점 액정 분자(135)의 회전에 의해 물리적으로 영향을 받을 수 있고, 그 결과 제2 수평 지점의 액정 분자(135)는 20°보다는 작지만 10°보다는 큰 방위각으로 회전할 수 있다. 따라서, 설계된 전계에 의하면 방위각이 수평방향을 따라 계단식으로 급격히 변하는 경우라 할지라도, 액정 분자(135)가 이웃하는 다른 액정 분자(135)의 회전에 의해 영향을 받게 되면 방위각의 크기가 완만하게 변경될 수 있다. 이와 같은 현상은 이웃하는 전계의 영향에 의해서도 발생될 수 있다.For example, the
도 16의 실시예에서도 위와 같은 액정 분자(135)나 이웃하는 전계의 영향력에 의해 제1 구간(CS)과 제2 구간(PS)의 경계부에서는 유전율 분포보다 실제의 액정 분자(135)의 방위각 크기가 완만하게 변경될 수 있다. 수평방향으로 액정 분자(135)의 방위각이 변화하면, 상술한 그린 구조가 더 잘 생성되어, 유전층(142) 내에서 광의 진행 방향이 휘어지도록 하는 데에 도움을 줄 수 있다.In the embodiment of FIG. 16, the azimuth angle of the actual
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1112)는 도 14의 실시예와 비교할 때, 유전층(143)의 구조가 상하로 뒤집힌 관계에 있는 점이 다른 점이이다. 즉, 제1 서브 유전층(143a)은 상면은 편탄하고, 하면이 곡면 구조를 이루는 단면이 볼록 렌즈인 형상으로 이루어진다. 제2 서브 유전층(143b)은 제1 서브 유전층(143a)의 아래쪽에서 제1 서브 유전층(143a)을 덮는다. 도 17의 유전층(143) 구조에서도, 수평 방향을 따라 상이한 유전율이 구현되므로, 액정 렌즈(1112)는 수평 방향을 따라 상이한 굴절률을 갖는 그린 구조를 형성한다. 여기서, 제1 서브 유전층(143a)의 유전율은 ε1이고, 제2 서브 유전층(143b)의 유전율은 ε1보다 큰 ε2일 경우, 본 실시예의 액정 렌즈(1112)는 수평 방향 유전층(143)의 엘라스턴스(1/C)의 분포가 도 15와 반대로 아래로 볼록인 포물선 그래프를 그릴 것임은 물론이다.17 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 17, the
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1113)는 제1 서브 유전층(144a)의 단면이 사다리꼴 형상인 경우를 예시한다. 사다리꼴 형상은 서로 평행하게 대향하는 제1 변(144a_1) 및 제2 변(144a_2)과 이 사이를 연결하는 사선부(144a_3)를 포함할 수 있다. 사선부(144a_3)가 포함된 구간(AS2)에서는 도 17과 유사하게 제1 서브 유전층(144a)과 제2 서브 유전층(144b)을 포함하는 전체 유전층(144)의 커패시턴스(C)가 수평 위치별로 상이하다. 비록 곡면을 이루고 있지는 않지만, 이 구간(AS2)에서 커패시턴스(C)의 차이에 따른 액정 분자(135)의 방위각이 상이하게 배열되어 액정 렌즈의 굴절률 변화를 유도한다. 따라서, 그린 렌즈 구조가 형성되므로, 광 경로를 휘어지게 하는 광학적 렌즈로서 작용할 수 있다. 한편, 제1 변(144a_1)이 포함된 구간(AS1)에서는 제1 서브 유전층(144a)의 높이(d1)와 제2 서브 유전층(144b)의 높이(d2)가 일정하므로, 동일한 전체 유전율 및 커패시턴스(C)를 나타낼 수 있다. 따라서, 액정층(130)의 전계는 제1 변(144a_1)이 포함된 구간(AS1) 전체에 걸쳐 액정 분자(135)의 방위각을 동일하게 유지시키려 할 것이다. 다만, 도 16을 참조하여 설명한 것처럼, 액정 분자(135)의 방위각은 해당 전계 뿐만 아니라, 이웃하는 액정 분자(135)의 방위각이나 이웃하는 전계에도 영향을 받을 수 있으므로, 이 구간(AS1)에서도 액정 분자(135) 방위각의 크기가 완만하게 변화할 수 있어, 그린 렌즈 구조가 형성될 수 있다. 18 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 18, the
도 18의 실시예는 또한 제1 서브 유전층(144a)이 서로 이격되어 분리된 복수의 단위 패턴을 포함하는 경우를 예시한다. 제1 서브 유전층(144a)의 각 단위 패턴은 제2 서브 유전층(144b)에 의해 둘러싸여 있다. The embodiment of FIG. 18 also illustrates a case in which the first
제1 서브 유전층(144a)의 단위 패턴이 상호 분리되어 있기 때문에, 수평 방향으로 제1 서브 유전층(144a) 없이 제2 서브 유전층(144b)만 있는 구간(BS)이 존재하게 된다. 여기서, 제2 서브 유전층(144b)만 있는 구간(BS)은 유전율이 동일하며, 그에 따라 커패시턴스(C)도 동일하다. 따라서, 동 구간(BS)에서의 액정층(130)의 전계는 액정 분자(135)들을 동일한 방위각으로 유지시키려 할 것이다. 다만, 도 16을 참조하여 설명한 것처럼, 액정 분자(135)의 방위각은 해당 전계 뿐만 아니라, 이웃하는 액정 분자(135)의 방위각이나 이웃하는 전계에도 영향을 받을 수 있으므로, 이 구간(BS)에서도 액정 분자(135) 방위각의 크기가 완만하게 변화할 수 있다. Since the unit patterns of the first
제2 서브 유전층(144b)만 있는 구간(BS)의 좌우측에는 제1 서브 유전층(144a)의 단위 패턴들이 각각 배치된다. 좌우측에 위치하는 제1 서브 유전층(144a)의 단위 패턴이 동일한 형상이라면, 제2 서브 유전층(144b)만 있는 구간(BS)에서의 액정 분자(135)의 방위각은 동 구간(BS)의 중심(CP)으로부터 실질적으로 대칭을 이루며 분포할 것이다. 따라서, 액정 렌즈(1113)는 제2 서브 유전층(144b)만 있는 구간(BS)의 중심을 경계로, 서로 다른 단위 렌즈 구간(L1, L2)으로 구분될 수 있다.The unit patterns of the first
결국 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1113)의 제2 모드에서의 굴절률 분포는 구간별 굴절률 변화율의 차이는 있지만, 전체적으로 도 17의 액정 렌즈(1112)와 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 소정의 그린 렌즈로서 동작할 수 있다.As a result, the refractive index distribution in the second mode of the
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1114)는 제1 서브 유전층(145a)의 단면 형상이 직사각형인 점이 도 18의 실시예와 다른 점이다. 직사각형은 서로 평행하게 대향하는 제1 변(145a_1) 및 제2 변(145a_2)을 포함하는 것은 사다리꼴과 동일하지만, 이 사이를 연결하는 선이 사선이 아닌 제1 변(145a_1) 및 제2 변(145a_2)에 수직한 선(145a_3)인 점이 상이하다. 따라서, 액정층(130) 은 제1 서브 유전층(145a)이 형성되어 있는 구간(AS)에서는 제1 서브 유전층(145a)의 높이(d1)와 제2 서브 유전층(d2)의 높이가 동일하므로, 동일한 전체 유전율 및 커패시턴스(C)를 나타낸다. 제1 서브 유전층(145a)이 없는 구간(BS)은 위 구간(AS)과는 다르지만 구간(BS)에 걸쳐서는 동일한 전체 유전율 및 커패시턴스(C)를 나타낸다. 즉, 제1 서브 유전층(145a)의 제1 변(145a_1) 및 제2 변(145a_2)에 수직한 선(145a_3)을 경계로, 전체 유전율 및 커패시턴스(C)가 급격하게 변하고, 그 외의 지점에서는 전체 유전율 및 커패시턴스(C)의 변화가 없다. 다만, 이 경우에도 도 16을 참조하여 설명한 것처럼, 액정 분자(135)의 방위각이 해당 전계 뿐만 아니라, 이웃하는 액정 분자(135)의 방위각이나 이웃하는 전계에도 영향을 받을 수 있다. 따라서, 제1 서브 유전층(145a)의 제1 변(145a_1) 및 제2 변(145a_2)에 수직한 선(145a_3)을 중심으로, 액정 분자(135) 방위각의 크기가 완만하게 변화할 수 있어, 그린 렌즈 구조가 형성될 수 있다.19 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 19, the
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1115)는 제1 서브 유전층(146a)의 형상은 도 19의 실시예와 동일하나, 제1 서브 유전층(146a)이 제2 서브 유전층(146b) 내에 매립되어 배치된 점에서 도 19의 실시예와 차이가 있다. 20 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 20, in the
본 실시예에서, 제1 서브 유전층(146a)의 배치 차이에도 불구하고, 제1 서브 유전층(146a)을 포함하는 구간(AS)에서의 제1 서브 유전층(146a)의 높이(d1)는 도 19의 제1 서브 유전층(145a)의 높이(d1)와 동일하다. 또, 동 구간(AS)에서 제2 서브 유전체(146b)의 높이의 총합은 도 19의 제2 서브 유전체(145b)의 높이와 동일하다. 따라서, 유전층(146)의 전체 유전율 및 커패시턴스(C)는 도 19과 실질적으로 동일하며, 그에 따라 동일한 방식으로 동작할 것임을 쉽게 알 수 있다.In the present embodiment, despite the difference in arrangement of the first
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1116)의 유전층(147)은 유전층 매질(147b) 및 그에 포함된 도펀트(147a)를 포함한다. 도펀트(147a)는 유전층 매질(147b) 내에서 수평 위치에 따라 다른 밀도 분포를 갖는다. 21 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 21, the
유전층(147)의 유전율은 유전층 매질(147b) 자체의 유전율 뿐만 아니라, 그에 포함된 도펀트(147a)의 함량 및 그 유전율에 의해서도 영향을 받는다. 예를 들어, 도펀트(147a)로서 도전성 물질을 사용하는 경우, 도펀트(147a)의 함량이 많을수록 유전층 매질(147b)의 유전율 대비 유전층(147)의 유전율이 작아질 수 있다. 도펀트(147a)의 유전율이 유전층 매질(147b)의 유전율보다 높은 경우 유전층(147)의 유전율은 유전층 매질(147b)의 유전율 대비 커질 수 있다. The dielectric constant of the
도펀트(147a)에 의한 유전율 변화는 도편트(147a)의 함량이 증가할수록 더 커진다. 따라서, 도펀트(147a)의 함량이 수평 위치에 따라 상이하면, 유전층(147)의 수평 위치별 다른 유전율을 구현할 수 있다. 도펀트(147a)의 유전율과 함량 및 분포를 제어하면, 이전에 예시되었던 다양한 실시예들과 실질적으로 동일한 수평 방향 유전율 분포를 갖는 유전층(147)을 형성할 수 있다.The change in permittivity caused by the
도 22는 도 21의 유전층을 제조하는 예시적인 일 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 22를 참조하면, 제2 기판(102) 상에 제2 전극(120)을 형성하고, 그 위에 유전층 매질(147b)을 형성한 후, 마스크(310)를 통해 도펀트(147a)를 이온 주입한다. 마스크(310)의 오픈부(312)를 통해 유전층 매질(147b)로 주입된 도펀트(147a)는 열처리 등을 거쳐 확산한다. 이때, 열처리 시간 등을 조절하면, 주변으로의 확산 정도를 제어할 수 있고, 그에 따라 수평 방향으로의 유전층(147) 내의 도펀트(147a) 밀도 분포를 제어할 수 있다.FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating an exemplary method of manufacturing the dielectric layer of FIG. 21. Referring to FIG. 22, after forming the
도 23은 도 21의 유전층을 제조하는 예시적인 다른 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 23을 참조하면, 제2 기판(102) 상에 제2 전극(120)을 형성하고, 그 위에 유전층 매질(147b)을 형성한 후, 유전층 매질(147b) 상에 마스크 패턴(320)을 형성한다. 마스크 패턴(320)은 오픈부를 노출하거나 적어도 수평 방향에 따라 높이가 상이한 형상으로 형성한다. 마스크 패턴은 예컨대 포토 레지스트로 형성될 수 있다.FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating another exemplary method of manufacturing the dielectric layer of FIG. 21. Referring to FIG. 23, a
이어, 도펀트(147a)를 이온 주입한다. 이때, 도펀트(147a)의 함량 및/또는 주입 에너지를 조절하게 되면, 도펀트(147a)의 주입 깊이가 제어될 수 있다. 도편트(147a)의 주입 깊이를 마스크 패턴(320)의 최대 높이보다 작게 설계하면, 수평 방향별로 서로 다른 도펀트(147a) 밀도 분포를 제어할 수 있다.Next, the
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1117)는 제1 서브 유전층(148a)이 제3 서브 유전층(148c)을 덮고 있는 점에서 도 14의 실시예와 차이가 있다. 따라서, 유전층(148)은 수평 위치별로 제1 서브 유전층(148a)과 제2 서브 유전층(148b)을 포함하는 구간도 포함하지만, 제1 서브 유전층(148a), 제2 서브 유전층(148b) 및 제3 서브 유전층(148c)을 모두 포함하는 구간도 포함하게 되며, 여기서의 유전층(148)의 유전율은 세개의 서브 유전층(148a, 148b, 148c)의 유전율 및 해당 높이가 모두 고려된다.24 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 24, the
이처럼, 서브 유전층(148a, 148b, 148c)의 수가 증가하면, 다양한 유전율 조합을 구현할 수 있으므로, 유전층(148) 유전율 분포의 미세 튜닝에 유리할 수 있다.As such, when the number of
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1118)는 제1 서브 유전층(149a) 및 제2 서브 유전층(149b)의 형상 및 상대적인 배치는 도 14의 실시예와 실질적으로 동일하지만, 제1 서브 유전층(149a)과 제2 서브 유전층(149b) 아래에 상하면이 평탄하고 평행한 제3 서브 유전층(149c)을 포함하는 점이 도 14의 실시예와 차이가 있다. 수평 위치별 유전층(149)의 전체 유전율 및 커패시턴스(C)는 제1 서브 유전층(149a) 및 제2 서브 유전층(149b) 뿐만 아니라, 제3 서브 유전층(149c)의 유전율 및 높이에 의해 영향을 받는다. 다만, 제3 서브 유전층(149c)은 수평 위치별 높이가 동일하므로, 실질적인 수평 위치별 유전율의 분포는 도 15와 유사할 것이다. 본 실시예에서는 제1 서브 유전층(149a) 및 제2 서브 유전층(149b) 아래에 제3 서브 유전층(149c)이 형성되는 경우를 예시하고 있지만, 제3 서브 유전층(149c)이 제1 서브 유전층(149a) 및 제2 서브 유전층(149b)의 위에 적층될 수도 있고, 아래 및 위에 모두 적층될 수도 있다.25 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 25, the
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1119)는 유전층(150)이 제1 서브 유전층(150a) 및 제2 서브 유전층(150b) 뿐만 아니라, 그 위에 제3 서브 유전층(150c) 및 제4 서브 유전층(150d)을 더 포함하는 점이 도 14의 실시예와 차이가 있다. 제1 서브 유전층(150a) 및 제2 서브 유전층(150b)의 형상 및 배치는 도 14와 실질적으로 동일하다. 제3 서브 유전층(150c) 및 제4 서브 유전층(150d)의 형상 및 배치는 제1 서브 유전층(150a) 및 제2 서브 유전층(150b)의 형상 및 배치와 실질적으로 동일하다. 즉, 도 26의 실시예는 도 14의 유전층(141)을 2층으로 적층한 형태를 예시한다. 따라서, 도 14의 액정 렌즈(1110)보다 실질적으로 동일한 굴절률 분포를 갖되, 굴절률 변화량 기울기는 더 큰 그린 렌즈를 구성할 수 있다. 한편, 제3 서브 유전층(150c) 및 제4 서브 유전층(150d)의 유전율은 제1 서브 유전층(150a) 및 제2 서브 유전층(150b)의 유전율과 각각 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 26 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 26, in the
도 27 및 도 28은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 액정 렌즈의 단면도들이다. 도 27의 액정 렌즈(1120)는 제3 서브 유전층(151c)의 단위 패턴의 크기 및 피치가 제1 서브 유전층(151a)보다 작은 경우를 예시한다. 구체적으로 제3 서브 유전층(151c)의 단위 패턴의 크기 및 피치가 제1 서브 유전층(151a)의 절반인 예이다. 이러한 구조는 유전층(151)의 전체 유전율을 보다 세밀하게 제어하는 데에 유리하다. 미설명 부호 151b 및 151d는 각각 제2 서브 유전층 및 제4 서브 유전층을 지칭한다.27 and 28 are cross-sectional views of liquid crystal lenses according to other exemplary embodiments of the present invention. The
도 28의 액정 렌즈(1121)는 제3 서브 유전층(152c)의 단위 패턴이 제1 서브 유전층(152a)과 크기는 동일하지만 엇갈린 배열을 갖는 경우를 예시한다. 이러한 구조에 의해 보다 다양한 유전율 분포의 제어가 가능해질 수 있다. 미설명 부호 152b 및 152d는 각각 제2 서브 유전층 및 제4 서브 유전층을 지칭한다.The
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 29를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1122)는 제3 서브 유전층(153c) 및 제4 서브 유전층(153d)이 액정층(130)의 아래에 형성된 점이 도 26의 실시예와 다른 점이다. 제1 전극(110)은 제3 서브 유전층(153c) 및 제4 서브 유전층(153d) 아래에 배치된다. 제1 서브 유전층(153a) 및 제2 서브 유전층(153b)은 도 26과 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 전기 광학적 구조는 도 26과 실질적으로 동일하므로, 그와 실질적으로 유사한 그린 렌즈를 구현할 수 있다. 29 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 29, the
도 26 내지 도 29의 실시예에서는 제1 서브 유전층과 제3 서브 유전층의 단위 패턴들이 모두 위로 볼록한 곡면을 갖는 경우를 예시하였지만, 제1 서브 유전층과 제3 서브 유전층의 단위 패턴들 중 적어도 하나, 나아가 모두가 도 17의 실시예와 같이 아래로 볼록한 곡면을 가질 수도 있음은 물론이다.26 to 29 illustrate a case in which the unit patterns of the first sub dielectric layer and the third sub dielectric layer have convex surfaces upward, at least one of the unit patterns of the first sub dielectric layer and the third sub dielectric layer; Furthermore, of course, everyone may have a curved surface that is convex downward as in the embodiment of FIG. 17.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 30을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1123)는 제2 전극(121)이 유전층(154)과 액정층(130)의 상부에 배치되지 않고, 유전층(154) 내에, 구체적으로는 제1 서브 유전층(154a)과 제2 서브 유전층(154b) 사이에 배치되는 점이 도 17의 실시예와 상이하다. 제1 서브 유전층(154a)의 상면이 곡면을 이루므로, 제1 서브 유전층(154a)의 상면에 컨포말(conformal)하게 형성되는 제2 전극(121)도 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 제2 전극(121)과 액정층(130)의 상면(130_1) 사이에는 제2 서브 유전층(154b) 없이 제1 서브 유전층(154a)만 개재된다. 30 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 30, in the
제1 서브 유전층(154a)의 유전율이 수평 방향을 따라 동일하더라도, 제1 서브 유전층(154a)의 높이(d1)는 수평 방향을 따라 상이하다. 따라서, 수평 방향별로 다른 엘라스턴스(1/C) 분포를 갖게 된다. 즉, 제1 서브 유전층(154a)의 높이(d1)가 가장 낮은 구간은 엘라스턴스(1/C)값도 가장 작지만, 그 높이가 증가할 수록 엘라스턴스(1/C)값도 커진다. 따라서, 수평 방향을 따라 액정층(130)의 상면(130_1)에 인가되는 전압도 상이하게 될 것임을 알 수 있다. 그 결과, 제2 모드 구동시 수평 방향별로 액정 분자(135)들의 방위각이 상이하게 되어, 그린 렌즈 구조를 구현할 수 있게 된다.Although the dielectric constant of the first sub dielectric layer 154a is the same along the horizontal direction, the height d1 of the first sub dielectric layer 154a is different along the horizontal direction. Therefore, it has a different elasticity (1 / C) distribution for each horizontal direction. That is, in the section in which the height d1 of the first sub-dielectric layer 154a is the lowest, the
본 실시예에서 제2 서브 유전층(154b)의 유전율은 액정층(130)에 인가되는 전계에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제2 서브 유전층(154b)은 생략될 수도 있다.In this embodiment, the dielectric constant of the second
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 31을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1124)는 액정층(130)의 아래에 상면이 곡면인 제3 서브 유전층(155c)과 제3 서브 유전층(155c)을 덮는 제4 서브 유전층(155d)이 배치되고, 제1 전극(111)이 제3 서브 유전층(155c)과 제4 서브 유전층(155d) 사이에 형성된 점이 도 30의 실시예와 차이가 있다. 제3 서브 유전층(155c), 제4 서브 유전층(155d), 및 제1 전극(111)은 액정층(130)의 아래에서 제1 서브 유전층(155a), 제2 서브 유전층(155b), 및 제2 전극(121)과 실질적으로 동일한 형상 및 배열로 배치될 수 있다. 31 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 31, the
본 실시예에서는 수평 방향을 따라 액정층(130)의 상면(130_1) 뿐만 아니라 하면(130_2)에 인가되는 전압도 상이하게 될 수 있다. 따라서, 액정층(130)의 상하면(130_1, 130_2)에 형성되는 전계의 차이가 배가될 수 있고, 그에 따라 그린 렌즈 구조의 구현이 용이해질 수 있다.In the present exemplary embodiment, the voltage applied to the lower surface 130_2 as well as the upper surface 130_1 of the
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 단면도이다. 도 32를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1125)는 제2 전극(120)의 위, 구체적으로 제2 기판(102)의 상부에 광학 렌즈(160)를 더 포함하는 점에서 도 14의 실시예와 차이가 있다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 렌즈(1125)는 도 14의 액정 렌즈(1110) 상에 단면이 볼록 렌즈 형상인 광학 렌즈(160)를 적층한 구조를 예시한다. 광학 렌즈(160)의 단위 렌즈는 제1 서브 유전층(141a)의 단일 패턴들과 실질적으로 동일한 피치로 배열될 수 있다. 광학 렌즈(160)의 광 변조 특성은 액정층(130) 등에 의해 구현되는 그린 렌즈 구조와 조합되어 광 경로를 변조할 수 있다. 예를 들어, 그린 렌즈가 집광 특성을 나타내는 경우 볼록 렌즈는 초점 거리를 더욱 짧게 만들 수 있다. 만약, 그린 렌즈가 발산 특성을 나타내는 경우 볼록 렌즈의 집광 특성이 이를 상쇄함으로써, 광의 발산이나 집광 정도를 완화시킬 수 있다. 나아가, 발산 및 집광이 정확히 상쇄되도록 제어된다면, 그린 렌즈를 통해 발산된 빛이 직진하도록 경로를 변경해줄 수 있다. 적용되는 광학 렌즈(160)가 오목 렌즈라면 그 반대의 효과가 있을 것임은 자명하다.32 is a cross-sectional view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 32, the
보다 다양한 광 제어를 위해서는 광학 렌즈(160)의 단위 렌즈의 크기나 피치를 제1 서브 유전층(141a)의 단위 패턴의 그것과 상이하도록 설계할 수 있다. 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 광학 렌즈(160)는 제1 전극(110)의 아래, 예컨대 제1 기판(101)의 아래에 배치될 수도 있다.For more various light control, the size or pitch of the unit lens of the
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 사시도이다. 도 33의 실시예에 따른 액정 렌즈(1127)는 유전층(156)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에 수직한 제3 방향(Z)을 따라 실질적으로 동일한 패턴을 유지하고 있는 경우를 예시한다. 즉, 본 실시예에서 제1 서브 유전층(156a)은 제3 방향(Z)을 따라 연장된 렌티큘러 타입으로 형성된다. 따라서, 마치 렌티큘러 렌즈의 경우처럼, 제3 방향(Z)을 따라 액정 렌즈의 광 변조 특성도 균일하게 유지될 수 있다. 미설명 부호 156b는 제2 서브 유전층이다.33 is a perspective view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. In the
도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 사시도이다. 도 34의 실시예에 따른 액정 렌즈(1128)는 유전층(157)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에 수직한 제3 방향(Z)을 따라 패턴이 달라지는 경우를 예시한다. 즉, 본 실시예에서, 제3 방향(Z)을 따라서도 복수의 단위 패턴이 배열된다. 제1 서브 유전층(157a)은 마이크로 렌즈 타입으로 형성된다. 따라서, 실질적으로 마이크로 렌즈와 유사한 광 변조 특성을 나타낼 것임을 이해할 수 있다. 미설명 부호 157b는 제2 서브 유전층이다.34 is a perspective view of a liquid crystal lens according to still another embodiment of the present invention. The
도 33 및 도 34의 실시예들은 앞서 단면도의 예를 들어 설명한 다양한 실시예들과 조합되어 적용될 수 있다. 33 and 34 may be applied in combination with various embodiments described by way of example in cross-section.
이상에서 설명한 액정 렌즈들은 도 1을 참조하여 설명한 것처럼, 광 제공 장치와 함께 표시 장치를 구성할 수 있다. 뿐만 아니라, 광 경로를 자유롭게 변경 및 제어할 수 있기 때문에, 태양 전지, 이미지 센서 등 광을 이용한 다양한 소자에도 적용될 수 있을 것이다.As described above with reference to FIG. 1, the liquid crystal lenses described above may form a display device together with a light providing device. In addition, since the light path can be freely changed and controlled, it may be applied to various devices using light such as solar cells and image sensors.
이하에서는 액정 렌즈가 표시 패널과 함께 사용되면서 2D/3D 스위칭이 가능한 디스플레이를 구현하는 구체적인 예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a specific example of implementing a display capable of 2D / 3D switching while using a liquid crystal lens with a display panel will be described in detail.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 36은 제2 모드에서의 표시 장치의 예시적인 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 도 35 및 도 36은 액정 렌즈로 도 14의 실시예에 따른 액정 렌즈를 채용하고, 광 제공 장치로서 액정표시패널을 적용한 예를 도시한다. 35 is a cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. 36 is a cross-sectional view for describing an exemplary operation of the display device in the second mode. 35 and 36 show an example in which the liquid crystal lens according to the embodiment of FIG. 14 is employed as the liquid crystal lens and the liquid crystal display panel is applied as the light providing device.
도 35 및 도 36을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(300)는 액정 표시 패널(200) 및 액정 렌즈(1110)를 포함한다. 35 and 36, the
액정 표시 패널(200)은 서로 대향하는 하부 기판(210)과 상부 기판(220), 및 이들 사이에 개재된 액정분자층(230)을 포함한다. The liquid
하부 기판(210) 상에는 매트릭스 형태로 배열되도록 정의된 복수의 화소 영역들(PA1-PA12)마다 화소 전극(211)들이 형성되어 있다. 화소 전극(211)은 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자에 연결되어 개별적으로 화소 전압을 인가받는다.
상부 기판(220)의 아래에는 화소 전극(211)과 대향하는 공통 전극(224)이 배치되어 있다. 상부 기판(220)에는 화소 영역(PA1-PA12)별로 대응하여 R, G 및 B 컬러필터(221)가 배치될 수 있다. 화소 영역(PA1-PA12)의 경계에는 블랙 매트릭스(222)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(221) 및 공통 전극(224) 사이에는 평탄화막(223)이 개재될 수 있다.The
하부 기판(210)과 상부 기판(220) 사이에는 액정분자층(230)이 개재된다. 액정분자층(230)의 액정분자(235)들은 화소 전극(211)과 공통 전극(224) 사이에 형성되는 전계에 의해 회전하여 액정 표시 패널(200)의 투과율을 제어한다.The liquid
하부 기판(210) 및 상부 기판(220)의 외측에는 각각 편광판(미도시)이 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 액정 렌즈(1110)의 제1 기판(101)의 외측면에도 편광판(미도시)이 부착될 수 있다. 이 경우, 상부 기판(220) 상의 편광판은 생략될 수 있다. Polarizers (not shown) may be attached to the outside of the
액정 표시 패널(200)의 하측에는 백라이트 어셈블리(미도시)가 배치될 수 있다.A backlight assembly (not shown) may be disposed below the liquid
액정 표시 패널(200) 상에는 액정 렌즈(1110)가 배치된다. 도면에서는 액정 렌즈(1110)가 액정 표시 패널(200)과 이격되어 배치된 예를 도시하고 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 액정 렌즈(1110)가 액정 표시 패널(200)에 부착될 수도 있다.The
액정 렌즈(1110)의 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)은 액정 표시 패널(200)의 복수의 화소 영역(PA1-PA12)에 대응하도록 배치될 수 있다. 도 35는 6개의 화소 영역과 하나의 단위 렌즈 구간이 상호 대응되는 경우를 예시한다. 즉, 하나의 단위 렌즈 구간의 폭 내에 R, G, B, R, G, B의 6개의 화소 영역이 배열된다.Each unit lens section L1 and L2 of the
이와 같은 표시 장치에서, 액정 렌즈(1110)를 제1 모드로 구동시키면, 액정 렌즈(1110)가 광 경로를 특별히 변조시키지 않으므로, 표시 장치(300)는 2차원 영상을 표시할 수 있다. 반면, 액정 렌즈(1110)를 제2 모드로 구동시키면, 표시 장치(300)는 3차원 영상을 표시할 수 있다. 더욱 구체적인 설명을 위해 도 36이 참조된다.In such a display device, when the
도 36은 제2 모드에서의 표시 장치의 예시적인 동작을 설명하기 위한 단면도이다. 도 36을 참조하면, 제2 모드에서의 액정 렌즈(1110)의 광학 특성은 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 것처럼, 볼록 렌즈의 그것과 유사하다. 따라서, 각 단위 렌즈 구간(L1, L2)의 중앙부를 기준으로 좌측에 배열된 R, G, B 세개의 화소 영역으로부터 단위 렌즈 구간에 입사된 광은 마치 볼록렌즈의 좌측 영역을 통과하는 것처럼 광 경로가 변조되므로, 우측 방향으로 휘어져간다. 반면, 각 단위 렌즈 구간의 중앙부를 기준으로 우측에 배열된 R, G, B 세개의 화소 영역으로부터 단위 렌즈 구간에 입사된 광은 마치 볼록렌즈의 우측 영역을 통과하는 것처럼 광 경로가 변조되므로, 좌측 방향으로 휘어져간다. 위 광들이 각각 관찰자의 좌안(E1) 및 우안(E2)에 입력되면, 관찰자는 3차원 영상을 인식할 수 있다. 36 is a cross-sectional view for describing an exemplary operation of the display device in the second mode. Referring to FIG. 36, the optical characteristic of the
도 35 및 도 36의 실시예에서는 하나의 단위 렌즈 구간의 폭 내에 6개의 화소 영역을 배열시키는 것을 예시하였으나, 하나의 단위 렌즈 구간의 폭 내에 더 많은 화소 영역을 배열시킬 수도 있으며, 이 경우 다시점 3차원 영상 구동이 가능해진다. 또, 상술한 것처럼 액정 렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 전압을 조절하면, 액정 렌즈의 초점 거리를 바꿀 수 있으므로, 3차원 시청이 가능한 시점의 거리를 조절할 수 있다. 예를 들어, 관찰자가 리모콘을 통해 표시 장치에 시점 전환 모드를 작동시키고, 그 응답으로 액정 렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 전압이 순차적으로 바뀌면서 시점이 전후방으로 이동하도록 하면, 편리하게 3차원 영상 시청 가능 시점을 찾을 수 있다.35 and 36 illustrate that six pixel areas are arranged within the width of one unit lens section, but more pixel areas may be arranged within the width of one unit lens section. Three-dimensional image driving becomes possible. In addition, if the voltages applied to the first electrode and the second electrode of the liquid crystal lens are adjusted as described above, the focal length of the liquid crystal lens can be changed, so that the distance at which the three-dimensional viewing is possible can be adjusted. For example, it is convenient for the observer to operate the viewpoint switching mode on the display device through the remote controller, and in response to the voltage applied to the first electrode and the second electrode of the liquid crystal lens to be sequentially changed to move the viewpoint forward and backward. The viewpoint of viewing the 3D image can be found.
본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 액정 표시 패널의 공통 전극에 인가되는 공통 전압은 액정 렌즈의 제1 전극에 인가되는 제1 전압 또는 제2 전극에 인가되는 제2 전압과 동일할 수 있다. 이 경우, 구동회로가 단순해질 수 있다.In some other embodiments of the present invention, the common voltage applied to the common electrode of the liquid crystal display panel may be the same as the first voltage applied to the first electrode of the liquid crystal lens or the second voltage applied to the second electrode. In this case, the driving circuit can be simplified.
또한, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 액정 표시 패널의 상부 기판은 액정 렌즈의 제1 기판과 공유될 수 있다. 따라서, 액정 표시 패널의 상부 기판 및 액정 렌즈의 제1 기판 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 더 나아가, 액정 표시 패널의 공통 전극과 액정 렌즈의 제1 전극 중 어느 하나가 생략되고 공유될 수도 있다. Also, in some other embodiments of the present invention, the upper substrate of the liquid crystal display panel may be shared with the first substrate of the liquid crystal lens. Therefore, any one of the upper substrate of the liquid crystal display panel and the first substrate of the liquid crystal lens may be omitted. Furthermore, one of the common electrode of the liquid crystal display panel and the first electrode of the liquid crystal lens may be omitted and shared.
도 35 및 도 36의 실시예에서는 광 제공 장치로서 액정 표시 패널(200)을 적용한 것을 예시하였지만, 앞서 설명한 것처럼, OLED, LED, 무기 EL, FED, SED, PDP, CRT, 전기영동 표시 장치 등을 적용할 수도 있다. 이에 대한 실시예에 대해서는 당업자라면 도 35 및 도 36의 실시예로부터 아주 쉽게 유추할 수 있을 것이므로, 본 발명이 모호해지는 것을 회피하기 위하여 구체적인 설명을 생략하기로 한다.35 and 36 illustrate that the liquid
또, 도 35 및 도 36의 실시예에서는 액정 렌즈로서 도 14의 실시예에 따른 액정 렌즈(1110)를 채용한 경우를 예시하였지만, 그 밖의 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액정 렌즈가 적용될 수 있음은 자명하다.35 and 36 illustrate a case in which the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
110: 제1 전극 120: 제2 전극
130: 액정층 135: 액정 분자
140: 유전층 1100: 액정 렌즈110: first electrode 120: second electrode
130: liquid crystal layer 135: liquid crystal molecules
140: dielectric layer 1100: liquid crystal lens
Claims (41)
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층; 및
상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층을 포함하되,
상기 유전층은 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈.First and second electrodes facing each other;
A liquid crystal layer interposed between the first electrode and the second electrode, the upper and lower surfaces of which are flat; And
A dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer;
The dielectric layer may include a section in which capacitance between an upper surface and a lower surface of the dielectric layer varies along a horizontal direction.
상기 수평 방향에 대한 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스 분포는 위로 볼록 또는 아래로 볼록인 포물선을 포함하는 액정 렌즈.The method according to claim 1,
And wherein the capacitance distribution between the top and bottom surfaces of the dielectric layer in the horizontal direction comprises a parabola that is convex upward or convex downward.
상기 유전층은 상하면이 평탄한 액정 렌즈.The method according to claim 1,
The dielectric layer has a flat upper and lower liquid crystal lens.
상기 액정 렌즈는 제1 광 변조 특성을 나타내는 제1 단위 렌즈 구간 및 제2 광 변조 특성을 나타내는 제2 단위 렌즈 구간을 포함하는 액정 렌즈.The method according to claim 1,
The liquid crystal lens includes a first unit lens section representing a first light modulation characteristic and a second unit lens section representing a second light modulation characteristic.
상기 제1 광 변조 특성 및 상기 제2 광 변조 특성은 동일한 액정 렌즈.5. The method of claim 4,
And the first and second light modulation characteristics are the same.
상기 액정 렌즈는 복수의 단위 렌즈 구간을 포함하되, 상기 유전층은 상기 각 단위 렌즈 구간마다 상기 상면 및 상기 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈.The method according to claim 1,
The liquid crystal lens includes a plurality of unit lens sections, and the dielectric layer includes a section in which capacitance between the upper surface and the lower surface changes in a horizontal direction for each unit lens section.
상기 각 단위 렌즈 구간별로 상기 수평 방향의 각각 동일한 위치에 따른 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스 분포가 상호 동일한 액정 렌즈.The method of claim 6,
And a capacitance distribution between upper and lower surfaces of the dielectric layer having the same position in the horizontal direction for each unit lens section.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 서로 다른 전압이 인가되면, 상기 각 단위 렌즈 구간의 액정층은 각각 그린 렌즈 구조를 형성하는 액정 렌즈.The method of claim 6,
When different voltages are applied to the first electrode and the second electrode, the liquid crystal layers of the unit lens sections each form a green lens structure.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 전면 전극인 액정 렌즈.The method according to claim 1,
The first and second electrodes are liquid crystal lenses, respectively.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상호 평행하게 배치되어 있는 액정 렌즈.The method according to claim 1,
And the first electrode and the second electrode are arranged in parallel with each other.
상기 유전층은 유전층 매질 및 상기 유전층 매질 내에 수평 위치에 따라 다른 밀도로 분포된 도펀트를 포함하는 액정 렌즈.The method according to claim 1,
Wherein said dielectric layer comprises a dielectric layer medium and dopants distributed at different densities depending on horizontal positions within said dielectric layer medium.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층; 및
상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층으로서, 제1 유전율을 갖는 제1 서브 유전층, 및 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 제2 서브 유전층을 포함하는 유전층을 포함하되,
상기 유전층은 상기 수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층과 상기 제2 서브 유전층 중 적어도 하나의 높이가 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈.First and second electrodes facing each other;
A liquid crystal layer interposed between the first electrode and the second electrode, the upper and lower surfaces of which are flat; And
A dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, the dielectric layer including a first sub dielectric layer having a first dielectric constant and a second sub dielectric layer having a second dielectric constant different from the first dielectric constant,
The dielectric layer may include a section in which a height of at least one of the first sub dielectric layer and the second sub dielectric layer is changed along the horizontal direction.
수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층의 높이 및 상기 제2 서브 유전층의 높이의 합이 일정한 액정 렌즈.The method of claim 12,
And a sum of the height of the first sub dielectric layer and the height of the second sub dielectric layer in a horizontal direction.
상기 제1 서브 유전층의 굴절률 및 상기 제2 서브 유전층의 굴절률은 동일한 액정 렌즈.The method of claim 12,
The refractive index of the first sub dielectric layer and the refractive index of the second sub dielectric layer are the same.
상기 제1 서브 유전층은 상호 연결된 복수개의 단위 패턴을 포함하는 액정 렌즈.The method of claim 12,
The first sub-dielectric layer includes a plurality of unit patterns interconnected.
상기 복수의 단위 패턴 중 적어도 하나는 그 단면이 곡선부를 포함하는 액정 렌즈.The method of claim 15,
At least one of the plurality of unit patterns has a cross-section that includes a curved portion.
상기 제1 서브 유전층은 상호 이격된 복수개의 단위 패턴을 포함하는 액정 렌즈.The method of claim 12,
The first sub-dielectric layer includes a plurality of unit patterns spaced apart from each other.
상기 제1 서브 유전층의 각 단위 패턴은 상기 제2 서브 유전층에 의해 둘러싸여 있는 액정 렌즈.The method of claim 17,
Each unit pattern of the first sub dielectric layer is surrounded by the second sub dielectric layer.
상기 제1 서브 유전층의 복수의 단위 패턴 중 적어도 하나는 그 단면이 반구형, 사다리꼴, 볼록 렌즈, 또는 오목 렌즈 형상인 액정 렌즈.19. The method of claim 18,
At least one of the plurality of unit patterns of the first sub-dielectric layer has a hemispherical, trapezoidal, convex, or concave lens shape in cross section.
상기 유전층은 상하면이 평탄한 액정 렌즈.The method of claim 12,
The dielectric layer has a flat upper and lower liquid crystal lens.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 전면 전극인 액정 렌즈.The method of claim 12,
The first and second electrodes are liquid crystal lenses, respectively.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상호 평행하게 배치되어 있는 액정 렌즈.The method of claim 21,
And the first electrode and the second electrode are arranged in parallel with each other.
상기 제1 전극의 아래 또는 상기 제2 전극의 위에 배치된 광학 렌즈를 더 포함하는 액정 렌즈.The method of claim 12,
And a further optical lens disposed below the first electrode or above the second electrode.
상기 제1 전극 상에 형성되고 상하면이 평탄한 액정층;
상기 액정층 상에 형성되고, 상면이 곡면을 포함하는 유전층; 및
상기 유전층의 상면에 컨포말하게 형성된 제2 전극을 포함하는 액정 렌즈.A first electrode;
A liquid crystal layer formed on the first electrode and having a flat upper and lower surfaces;
A dielectric layer formed on the liquid crystal layer, the upper surface of which includes a curved surface; And
And a second electrode conformally formed on an upper surface of the dielectric layer.
상기 유전층은 상호 연결된 복수개의 단위 패턴을 포함하는 액정 렌즈.25. The method of claim 24,
The dielectric layer includes a plurality of unit patterns interconnected.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 전면 전극인 액정 렌즈.25. The method of claim 24,
The first and second electrodes are liquid crystal lenses, respectively.
상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서,
서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및
상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층을 포함하되,
상기 유전층은 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈를 포함하는 표시 장치.Light providing device; And
A liquid crystal lens disposed on the light providing device,
A first electrode and a second electrode facing each other,
A liquid crystal layer interposed between the first electrode and the second electrode, the upper and lower surfaces of which are flat; and
A dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer;
The dielectric layer includes a liquid crystal lens including a section in which capacitance between an upper surface and a lower surface of the dielectric layer varies along a horizontal direction.
상기 광 제공 장치는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.28. The method of claim 27,
The light providing device includes a display panel.
상기 표시 패널은 OLED(Organic Light Emitting Diode), LED, 무기 EL(Electro Luminescent display), FED(Field Emission Display), SED(surface-conduction electron-emitter display), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), 및 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display, EPD) 중 어느 하나인 표시 장치.29. The method of claim 28,
The display panel includes an organic light emitting diode (OLED), an LED, an electroluminescent display (EL), a field emission display (FED), a surface-conduction electron-emitter display (SED), a plasma display panel (PDP), and a cathode (CRT) A display device, which is any one of a ray tube, a liquid crystal display (LCD), and an electrophoretic display (EPD).
상기 표시 패널은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역을 포함하고,
상기 상기 액정 렌즈는 복수의 단위 렌즈 구간을 포함하되, 상기 유전층은 상기 각 단위 렌즈 구간마다 상기 상면 및 상기 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하며,
상기 각 단위 렌즈 구간의 폭 내에 2 이상의 상기 화소 영역이 배치되는 표시 장치.29. The method of claim 28,
The display panel includes a plurality of pixel areas arranged in a matrix form.
The liquid crystal lens includes a plurality of unit lens sections, and the dielectric layer includes a section in which capacitance between the upper surface and the lower surface varies in a horizontal direction for each unit lens section.
And at least two pixel areas within a width of each unit lens section.
상기 각 단위 렌즈 구간별로 상기 수평 방향의 각각 동일한 위치에 따른 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스 분포가 상호 동일한 표시 장치.31. The method of claim 30,
And a capacitance distribution between upper and lower surfaces of the dielectric layer having the same position in the horizontal direction for each of the unit lens sections.
상기 수평 방향에 대한 상기 유전층의 상면 및 하면 사이의 커패시턴스의 분포는 위로 볼록 또는 아래로 볼록인 포물선을 포함하는 표시 장치.28. The method of claim 27,
And a distribution of capacitances between an upper surface and a lower surface of the dielectric layer in the horizontal direction includes a parabola that is convex upward or convex downward.
상기 액정 렌즈는 복수의 단위 렌즈 구간을 포함하되, 상기 유전층은 상기 각 단위 렌즈 구간마다 상기 상면 및 상기 하면 사이의 커패시턴스가 수평 방향을 따라 변하는 구간을 포함하는 표시 장치.28. The method of claim 27,
The liquid crystal lens includes a plurality of unit lens sections, and the dielectric layer includes a section in which capacitance between the upper surface and the lower surface varies in a horizontal direction for each of the unit lens sections.
상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서,
서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되며, 상면 및 하면이 평탄한 액정층, 및
상기 제2 전극과 상기 액정층 사이에 개재된 유전층으로서, 제1 유전율을 갖는 제1 서브 유전층, 및 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 제2 서브 유전층을 포함하는 유전층을 포함하되,
상기 유전층은 상기 수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층과 상기 제2 서브 유전층 중 적어도 하나의 높이가 변하는 구간을 포함하는 액정 렌즈를 포함하는 표시 장치.Light providing device; And
A liquid crystal lens disposed on the light providing device,
A first electrode and a second electrode facing each other,
A liquid crystal layer interposed between the first electrode and the second electrode, the upper and lower surfaces of which are flat; and
A dielectric layer interposed between the second electrode and the liquid crystal layer, the dielectric layer including a first sub dielectric layer having a first dielectric constant and a second sub dielectric layer having a second dielectric constant different from the first dielectric constant,
The dielectric layer includes a liquid crystal lens including a section in which a height of at least one of the first sub dielectric layer and the second sub dielectric layer is changed along the horizontal direction.
상기 광 제공 장치는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.The method of claim 34, wherein
The light providing device includes a display panel.
상기 표시 패널은 OLED(Organic Light Emitting Diode), LED, 무기 EL(Electro Luminescent display), FED(Field Emission Display), SED(surface-conduction electron-emitter display), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), 및 전기영동 표시 장치(Electrophoretic Display, EPD) 중 어느 하나인 표시 장치.36. The method of claim 35 wherein
The display panel includes an organic light emitting diode (OLED), an LED, an electroluminescent display (EL), a field emission display (FED), a surface-conduction electron-emitter display (SED), a plasma display panel (PDP), and a cathode (CRT) A display device, which is any one of a ray tube, a liquid crystal display (LCD), and an electrophoretic display (EPD).
상기 표시 패널은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역을 포함하고,
상기 제1 서브 유전층은 상호 연결된 복수개의 단위 패턴을 포함하되,
상기 각 단위 패턴의 폭 내에 2 이상의 상기 화소 영역이 배치되는 표시 장치.36. The method of claim 35 wherein
The display panel includes a plurality of pixel areas arranged in a matrix form.
The first sub-dielectric layer includes a plurality of unit patterns interconnected.
And two or more pixel areas disposed within a width of each unit pattern.
상기 표시 패널은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역을 포함하고,
상기 제1 서브 유전층은 상호 이격된 복수개의 단위 패턴을 포함하되,
상기 각 단위 패턴의 피치마다 2 이상의 상기 화소 영역이 배치되는 표시 장치.36. The method of claim 35 wherein
The display panel includes a plurality of pixel areas arranged in a matrix form.
The first sub dielectric layer includes a plurality of unit patterns spaced apart from each other,
And at least two pixel areas for each pitch of each unit pattern.
수평 방향을 따라 상기 제1 서브 유전층의 높이 및 상기 제2 서브 유전층의 높이의 합이 일정한 표시 장치.The method of claim 34, wherein
And a sum of the height of the first sub dielectric layer and the height of the second sub dielectric layer is constant along a horizontal direction.
상기 제1 서브 유전층의 굴절률 및 상기 제2 서브 유전층의 굴절률은 동일한 표시 장치.The method of claim 34, wherein
The refractive index of the first sub dielectric layer and the refractive index of the second sub dielectric layer are the same.
상기 광 제공 장치 상에 배치된 액정 렌즈로서,
제1 전극,
상기 제1 전극 상에 형성되고 상하면이 평탄한 액정층,
상기 액정층 상에 형성되고, 상면이 곡면을 포함하는 유전층, 및
상기 유전층의 상면에 컨포말하게 형성된 제2 전극을 포함하는 액정 렌즈를 포함하는 표시 장치.Light providing device; And
A liquid crystal lens disposed on the light providing device,
First electrode,
A liquid crystal layer formed on the first electrode and having a flat upper and lower surfaces;
A dielectric layer formed on the liquid crystal layer, the top surface of which includes a curved surface, and
And a liquid crystal lens including a second electrode conformally formed on an upper surface of the dielectric layer.
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